WO2017110307A1 - 工作機械及び切削方法 - Google Patents

工作機械及び切削方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2017110307A1
WO2017110307A1 PCT/JP2016/083769 JP2016083769W WO2017110307A1 WO 2017110307 A1 WO2017110307 A1 WO 2017110307A1 JP 2016083769 W JP2016083769 W JP 2016083769W WO 2017110307 A1 WO2017110307 A1 WO 2017110307A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutting
workpiece
tool
inclined surface
cutting tool
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/083769
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正史 石原
Original Assignee
村田機械株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 村田機械株式会社 filed Critical 村田機械株式会社
Priority to US16/064,532 priority Critical patent/US20190001417A1/en
Priority to JP2017557794A priority patent/JP6638736B2/ja
Priority to EP16878203.5A priority patent/EP3395483A4/en
Publication of WO2017110307A1 publication Critical patent/WO2017110307A1/ja

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B5/00—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor
    • B23B5/36—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for turning specially-shaped surfaces by making use of relative movement of the tool and work produced by geometrical mechanisms, i.e. forming-lathes
    • B23B5/38—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for turning specially-shaped surfaces by making use of relative movement of the tool and work produced by geometrical mechanisms, i.e. forming-lathes for turning conical surfaces inside or outside, e.g. taper pins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B1/00—Methods for turning or working essentially requiring the use of turning-machines; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B25/00—Accessories or auxiliary equipment for turning-machines
    • B23B25/06—Measuring, gauging, or adjusting equipment on turning-machines for setting-on, feeding, controlling, or monitoring the cutting tools or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/24—Tool holders for a plurality of cutting tools, e.g. turrets
    • B23B29/32—Turrets adjustable by power drive, i.e. turret heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q2220/00—Machine tool components
    • B23Q2220/002—Tool turrets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q2717/00—Arrangements for indicating or measuring
    • B23Q2717/003—Arrangements for indicating or measuring in lathes

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool and a cutting method.
  • a lathe which is one of machine tools, holds a workpiece to be processed on a rotating shaft (spindle) and performs cutting with a cutting tool such as a cutting tool while rotating the workpiece.
  • a processing method using such a lathe for example, there is known a processing method for cutting an inclined surface of a workpiece while feeding a cutting tool in a tangential direction of the workpiece (direction intersecting the rotation axis) (see Patent Document 1). ).
  • an object of the present invention is to provide a machine tool and a cutting method capable of machining an inclined surface of a workpiece with high accuracy.
  • a machine tool is a machine tool that cuts a workpiece having an inclined surface, the spindle that holds and rotates the workpiece, a tool post that holds a cutting tool that cuts the inclined surface of the workpiece, and a spindle Movement that relatively moves the workpiece and the cutting tool in a direction including at least the Y direction that is orthogonal to both the Z direction parallel to the axis and the X direction that is orthogonal to the Z direction and that defines a cutting amount for the workpiece.
  • the movement device has a Y-direction guide for guiding the movement of the cutting tool in the Y direction on the tool post, and the Y-direction guide has a back component force when cutting the inclined surface with the cutting tool. It has a guide surface along a plane perpendicular to the direction.
  • the guide surface may be parallel to a tangential plane in a linear portion where the cutting tool contacts among the inclined surfaces of the workpiece.
  • the cutting tool may be attached to a Y-direction moving body that moves along the Y-direction guide so that the direction of the blade edge is parallel to the guide surface.
  • the guide surface may be inclined around an axis parallel to the Y direction with respect to a YZ plane parallel to the Y direction and the Z direction.
  • a machine tool is a machine tool that cuts a workpiece having an inclined surface, and is parallel to the spindle that holds and rotates the workpiece, the tool post that holds the cutting tool that cuts the workpiece, and the axis of the spindle.
  • a moving device that relatively moves the workpiece and the cutting tool in a direction including at least the Y direction orthogonal to both the Z direction and the X direction that is orthogonal to the Z direction and that defines a cutting amount for the workpiece; And the moving device has a Y direction guide for guiding the movement of the cutting tool in the Y direction on the tool rest, and at least one of the main shaft and the tool rest cuts the inclined surface by the guide surface provided on the Y direction guide. It can be rotated around an axis parallel to the Y direction so as to be orthogonal to the direction of the back component force when cutting with a tool.
  • the tool post may be a turret that holds a plurality of cutting tools and can be switched to any one of the cutting tools. Further, the tool post may hold the cutting tool in a state where the direction of the cutting edge of the cutting tool is inclined with respect to the Z direction when viewed from the X direction and the Y direction, corresponding to the inclined surface of the workpiece.
  • the cutting method according to the present invention is a method of cutting a workpiece having an inclined surface, wherein the workpiece is held on the main shaft and rotated around the main shaft, and the cutting tool held on the tool post corresponds to the inclined surface of the workpiece. And moving the cutting tool in a moving direction including at least a Y direction orthogonal to both the Z direction parallel to the axis of the main axis and the X direction orthogonal to the Z direction and defining the amount of cutting with respect to the workpiece. And cutting the inclined surface by moving the cutting tool to the inclined surface of the workpiece by rotating at least one of the spindle and the tool post about an axis parallel to the Y direction. Including matching.
  • the inclination angle of the inclined surface is measured, the rotational position of at least one of the spindle and the tool post is adjusted according to the measurement result, and the inclination is adjusted by the cutting tool after the adjustment. Cutting the surface.
  • the back force acting on the cutting tool can be reliably received by the guide surface. For this reason, since it can suppress that a cutting tool receives a back component force and inclines, the inclined surface of a workpiece
  • work can be processed with high precision.
  • the guide surface is parallel to the tangential plane of the straight part of the workpiece inclined surface that contacts the cutting tool
  • the direction of the back force acting on the cutting tool and the guide surface can be reliably set perpendicularly.
  • the tilt of the cutting tool can be reliably suppressed.
  • the cutting tool is attached to the Y-direction moving body that moves along the Y-direction guide so that the direction of the blade edge is parallel to the guide surface
  • the back force acting on the cutting tool is transmitted via the Y-direction moving body. Can be reliably received by the guide surface of the Y-direction guide.
  • the guide surface when the guide surface is tilted around an axis parallel to the Y direction with respect to the YZ plane parallel to the Y direction and the Z direction, the guide surface is in the direction of the back force without changing the inclination of the main axis. It can arrange
  • the workpiece is cut by rotating at least one of the spindle and the tool post so that the guide surface of the Y-direction guide is orthogonal to the direction of the back component force generated in the cutting tool.
  • the cutting can be performed by moving in the Y direction and the Z direction without moving the main shaft or the cutting tool in the X direction, the movement control of the main shaft or the cutting tool can be simplified.
  • the inclined surface with higher accuracy by processing with two simultaneous axes in the Y direction and Z direction than processing with three simultaneous axes in the X direction, Y direction and Z direction. Further, by rotating at least one of the main shaft and the cutting tool around an axis parallel to the Y direction, the angle of the inclined surface can be easily changed for cutting.
  • the turret is a turret that holds a plurality of cutting tools and can be switched to any one of the cutting tools, holding the same or different cutting tools in the turret saves the trouble of exchanging cutting tools. be able to.
  • the tool post holds the work tool and the cutting tool in a state where the direction of the cutting edge of the cutting tool is tilted with respect to the Z direction when viewed from the X direction and the Y direction, respectively.
  • the cutting edge of the cutting tool smoothly cuts into the workpiece, so that unnecessary vibration of the workpiece can be suppressed, and the surface roughness of the processed surface of the workpiece can be increased.
  • the cutting method of the present invention it is possible to suppress the tilting of the cutting tool due to the back component force during the movement of the cutting tool, so that the inclined surface of the workpiece can be processed with high accuracy. Moreover, since it can cut by the movement of a Y direction and a Z direction, without moving a main axis
  • FIG. 1 It is a figure showing an example of a machine tool concerning a 1st embodiment. It is a figure which shows the inclined surface of the workpiece
  • (A) shows the direction of the cutting edge of the cutting tool relative to the Z direction
  • (B) shows the operation of the cutting tool when the work is viewed from the Z direction
  • (C) is the cutting tool when the work is viewed from the X direction. Shows the operation.
  • (A) And (B) is a figure which shows an example of the operation
  • (A) is a figure which shows the state which adjusted the rotation position of the turntable
  • (B) is a figure which shows the state cut after adjustment. It is a figure which shows an example of the machine tool which concerns on 3rd Embodiment. It is a figure which shows the other example of a tool post.
  • a plane parallel to the horizontal plane is referred to as a YZ plane, and a direction orthogonal to the Z direction is referred to as a Y direction.
  • the direction perpendicular to the YZ plane is denoted as the X direction.
  • the X axis is a direction that is orthogonal to the Z direction and that defines a cutting amount for the workpiece.
  • the direction of the arrow in the figure is the + direction
  • the direction opposite to the direction of the arrow is the ⁇ direction.
  • the direction around the Y axis is denoted as the ⁇ Y direction
  • the direction around the Z axis is denoted as the ⁇ Z direction
  • the clockwise direction when viewed from the + Y side and the + Z side is the + direction
  • the counterclockwise direction is the ⁇ direction
  • the Y axis may be referred to as the B axis
  • the Z axis may be referred to as the C axis.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a machine tool 100 according to the first embodiment.
  • the machine tool 100 is a lathe for cutting a workpiece W having an inclined surface Wa
  • FIG. 1 shows a main part of the lathe.
  • the + Y side of the machine tool 100 is the front surface
  • the ⁇ Y side is the back surface.
  • the ⁇ Z side of the machine tool 100 is a side surface
  • the Z direction is the left-right direction of the machine tool 100.
  • the machine tool 100 includes a main shaft 10, a tool post 20, and a moving device 30.
  • the main shaft 10, the tool post 20, and the moving device 30 are provided, for example, on a frame (not shown) that forms an outline of the machine tool 100.
  • the main shaft 10 is provided on a frame (not shown), but may be movable in the Z direction, the X direction, the Y direction, and the like.
  • a chuck driving unit 11 is provided at the end of the main shaft 10 on the + Z side.
  • the main shaft 10 is supported by an unillustrated bearing or the like so as to be rotatable around an axis AX parallel to the Z direction in the ⁇ Z direction.
  • the main shaft 10 is rotationally driven by a main shaft rotation driving unit 12.
  • the main shaft rotation drive unit 12 includes, for example, a motor and a drive transmission system that transmits the rotation of the motor to the main shaft 10.
  • the chuck driving unit 11 has a plurality of grasping claws 11a that hold the workpiece W.
  • the plurality of grasping claws 11 a are movable in the radial direction of the main shaft 10.
  • the chuck drive unit 11 holds the workpiece W by moving the plurality of grasping claws 11 a in the radial direction of the main shaft 10.
  • a plurality of grasping claws 11 a are arranged at equal intervals around the rotation axis of the main shaft 10. As the number or shape of the grasping claws 11a, an arbitrary configuration capable of holding the workpiece W is used.
  • the work W has a tapered inclined surface Wa in a part of a cylindrical shape.
  • the diameter of the inclined surface Wa gradually decreases from the main shaft 10 side toward the + Z side.
  • the work W is not limited to the form shown in FIG. 1.
  • the work W may have a form in which the inclination angle with respect to the axis AX is large or conversely small with respect to the work W in FIG. 1.
  • the workpiece W may have a form in which the diameter gradually increases from the main shaft 10 toward the + Z side.
  • the workpiece W may have a plurality of inclined surfaces Wa.
  • the workpiece W may have a different inclination angle in the middle of the inclined surface Wa.
  • the moving device 30 moves the tool post 20 in the Z direction parallel to the axis AX of the spindle 10, orthogonal to the Z direction, and orthogonal to any of the X direction, the Z direction, and the X direction that define the amount of cutting with respect to the workpiece W.
  • the direction is moved in the direction in which two or more of these are combined.
  • the moving device 30 includes a Z direction guide 31, a Z direction moving table 32, an X direction guide 33, a Y direction guide 35 formed on the tool post 20, and a Y direction moving body 36.
  • the Z direction guide 31 is disposed in the Z direction on a frame (not shown).
  • the Z-direction moving table 32 is formed in a rectangular plate shape or the like, is disposed on the Z-direction guide 31, and is movable in the Z direction along the Z-direction guide 31.
  • the Z direction moving table 32 moves in the Z direction by driving of the Z direction driving unit M1, and is held at a predetermined position. For example, an electric motor or hydraulic pressure is used for the Z-direction drive unit M1.
  • the X direction guide 33 is arranged in the X direction on the + Y side surface 32a of the Z direction moving table 32.
  • the tool post 20 is formed in a rectangular block shape or the like and disposed on the X direction guide 33.
  • the tool post 20 is movable in the X direction along the X direction guide 33.
  • the tool post 20 is moved in the X direction by the driving of the X direction driving unit M2, and is held at a predetermined position. For example, an electric motor or hydraulic pressure is used for the X-direction drive unit M2.
  • the Y direction guide 35 and the Y direction moving body 36 are provided on the tool post 20.
  • the Y-direction guide 35 and the Y-direction moving body 36 are provided, for example, at the ⁇ Z side and + X side corners of the four corners of the tool rest 20 when the tool rest 20 is viewed from the + Y direction.
  • the Y-direction guide 35 includes a guide base 21 and a protrusion 21b that protrudes from the guide surface 21a on the guide base 21 and extends in the Y direction.
  • the Y direction guide 35 is fixed to the tool post 20 by a fastening member such as a bolt.
  • the Y-direction guide 35 has guide surfaces 21a on the guide base 21 on both sides of the protruding portion 21b. The configuration of the guide surface 21a will be described later.
  • the Y direction moving body 36 is movable in the Y direction along the Y direction guide 35. The range of movement in the Y direction by the Y direction moving body 36 is set according to the length of the cutting edge T of the cutting tool T in the Y direction.
  • the Y-direction moving body 36 moves in the Y direction by driving of the Y-direction driving unit M3 and is held at a predetermined position. For example, an electric motor or hydraulic pressure is used for the Y-direction drive unit M3.
  • a non-illustrated detachment prevention structure such as an ant structure may be applied.
  • the Y-direction moving body 36 has a holding portion (holder) 22 that holds the cutting tool T.
  • the holding part 22 is fixed to the Y-direction moving body 36 by a fastening member such as a bolt.
  • As the cutting tool T a linear cutting edge Ta for cutting the workpiece W is provided.
  • the cutting tool T is disposed on the ⁇ X side with respect to the workpiece W.
  • the cutting tool T may be disposed on the + X side, or on the ⁇ X side and the + X side with respect to the workpiece W.
  • the cutting tool T may be arrange
  • the inclined surface Wa of the workpiece W may be cut by either one, or when both are used alternately or both are used simultaneously. It may be any case.
  • FIG. 2 is a diagram showing a part of the inclined surface Wa of the workpiece W and the tool post 20.
  • FIG. 2 shows a state where the linear cutting edge Ta of the cutting tool T is in contact with the inclined surface Wa of the workpiece W.
  • the cutting tool T moves in the direction of the arrow in FIG. 2 to cut the inclined surface Wa, for example, with the cutting edge Ta in contact with the inclined surface Wa.
  • the feed component force F1 and the back component force F2 act on the cutting tool T.
  • the feed component force F1 acts in a direction opposite to the moving direction of the cutting tool T.
  • the back component force F2 acts in a direction perpendicular to the moving direction of the cutting tool T. Therefore, the back component force F2 acts in a direction perpendicular to the tangential plane S1 in the linear portion of the inclined surface Wa that contacts the cutting edge Ta of the cutting tool T.
  • the guide surface 21a of the Y-direction guide 35 is planar, and the surface S2 including the guide surface 21a is provided in parallel to the tangential plane S1 described above. Therefore, the direction of the back component force F2 and the surface S2 are orthogonal to each other, whereby the guide surface 21a is orthogonal to the direction of the back component force F2.
  • the guide surface 21a is orthogonal to the back component force F2
  • the guide surface 21a is inclined in the ⁇ Y direction with respect to the YZ plane parallel to the Y direction and the Z direction. Therefore, the guide surface 21a is arranged so as to be orthogonal to the direction of the back component force F2 without changing the axis AX (see FIG. 1) of the main shaft 10 from a state parallel to the horizontal plane.
  • the cutting tool T is attached to the holding portion 22 so that the direction of the cutting edge Ta is parallel to the guide surface 21a or the tangential plane S1. For this reason, even when the cutting tool T is moved in the Y direction, the cutting amount with respect to the inclined surface Wa is constant, and the back component force F2 acting on the cutting edge Ta is perpendicular to the guide surface 21a via the cutting tool T. Works.
  • the cutting tool T is arranged in a state in which the direction of the blade edge Ta is inclined with respect to the Z direction as viewed from the X direction and the Y direction. With this configuration, when the workpiece W and the cutting tool T are relatively moved in the Y direction, the inclined surface Wa of the workpiece W is smoothly cut by the cutting edge Ta of the cutting tool T. For this reason, the unnecessary vibration of the workpiece
  • the chuck driving unit 11 is driven and the workpiece W to be processed is held on the spindle 10 by the plurality of grasping claws 11 a.
  • the spindle rotation drive unit 12 is driven to rotate the spindle 10 and rotate the workpiece W in the ⁇ Z direction.
  • work W is suitably set according to a process.
  • the position of the cutting tool T is adjusted.
  • the tool post 20 is moved in the X direction and the Z direction so that the cutting edge Ta of the cutting tool T corresponds to the inclined surface Wa of the workpiece W.
  • the movement of the tool rest 20 in the X direction is performed by the X direction driving unit M2, and the movement in the Z direction is performed by the Z direction driving unit M1.
  • the position of the cutting edge Ta in the X direction defines the amount of cutting with respect to the inclined surface Wa of the workpiece W.
  • the cutting amount may be set to a value set in advance by a control unit (not shown), or may be performed manually by an operator.
  • FIG. 3 shows the cutting edge T of the cutting tool T
  • (A) shows the direction of the cutting edge Ta of the cutting tool T with respect to the Z direction
  • (B) shows the inclined surface Wa of the workpiece W viewed from the Z direction.
  • the operation of the cutting edge T of the cutting tool T is shown
  • (C) shows the operation of the cutting edge T of the cutting tool T when the inclined surface Wa of the workpiece W is viewed from the X direction.
  • the cutting tool T is set to have an angle ⁇ between the cutting edge Ta and the Z axis. Therefore, when the cutting edge Ta moves from the ⁇ Y side to the + Y side of the workpiece W, the first end portion Ta1 on the + Z side of the cutting edge Ta comes into contact with the workpiece W first.
  • the cutting edge Ta is moved in a moving direction R which is a combined direction obtained by combining the X direction, the Y direction, and the Z direction.
  • This moving direction R is a trajectory along a tangent plane S1 (see FIG. 2) with respect to the inclined surface Wa of the workpiece W.
  • the first end portion Ta1 on the Z side of the cutting edge Ta hits the small diameter portion Wb of the inclined surface Wa (the + Z side end portion and the smallest diameter portion), and the inclined surface Wa is cut at the first end portion Ta1.
  • the cutting edge Ta moves in the movement direction R along the inclined surface Wa, so that the cutting portion of the workpiece W gradually shifts in the ⁇ Z direction from the first end portion Ta1 toward the second end portion Ta2. It becomes a state.
  • the blade tip Ta moves in the Y direction, but the blade tip Ta strikes along the straight line L on the inclined surface Wa of the workpiece W and advances in the Z direction.
  • Cutting of the inclined surface Wa is completed when the second end Ta2 of the cutting edge Ta reaches the large-diameter portion Wc of the inclined surface Wa (the end portion on the ⁇ Z side and having the largest diameter).
  • the inclined surface Wa may be cut using a part of the cutting edge Ta.
  • the cutting edge Ta advances along the straight line L
  • the cutting edge Ta moves in the X direction as well as in the Z direction.
  • the cutting edge Ta moves in the Y direction, but the amount of movement involved in cutting is equal to the distance in the Y direction from the first end Ta1 to the second end Ta2. Therefore, as shown in FIG.
  • the cutting edge Ta moves in the Y direction depending on the angle ⁇ of the cutting edge Ta with respect to the Z direction or the length of the cutting edge Ta from the first end Ta1 to the second end Ta2.
  • the amount varies. For example, when the angle of the cutting edge Ta is larger than ⁇ , or when the cutting edge Ta is long, the amount of movement in the Y direction is larger in the cutting of the inclined surface Wa than in the embodiment shown in FIG.
  • the X direction speed, the Y direction speed, and the Z direction speed of the movement direction R are set to be constant, but the present invention is not limited to this.
  • the speed in the Y direction may be increased, and the speed in the Y direction may be decreased toward the large diameter portion Wc.
  • the direction of the moving direction R changes during the cutting of the inclined surface Wa, but according to the change of the moving speed in the Y direction, the speed in the Z direction or the X direction is also changed to cut the desired inclined surface Wa. May be.
  • the moving speed may be changed without changing the moving direction R.
  • the small diameter portion Wb side of the inclined surface Wa has a smaller diameter than the large diameter portion Wc side. For this reason, when cutting the small diameter portion Wb side of the inclined surface Wa, the feed amount f is reduced, and when the large diameter portion Wc side is cut, the feed amount f is increased, whereby the radial direction of the inclined surface Wa.
  • the surface accuracy t can be made uniform.
  • the holding by the grasping claw 11a is released, and the workpiece W is taken out from the machining area of the machine tool 100 by a workpiece conveyance device (not shown).
  • a series of operations from the release of the grasping claw 11a to the removal of the workpiece W by the workpiece conveying device may be performed by an instruction from a control unit (not shown) or by a manual operation of the operator. May be.
  • the above-mentioned cutting process can be performed automatically. However, instead of performing all of these operations automatically, some or all of the operations may be performed manually.
  • the machine tool 100 when the machine tool 100 according to the present embodiment performs the cutting of the inclined surface Wa by moving the cutting tool T, the back surface force F2 acting on the cutting tool T can be appropriately received by the guide surface 21a. it can. For this reason, when the cutting tool T is moved, the cutting tool T can be prevented from being tilted by receiving the back component force F2, so that the inclined surface Wa of the workpiece W can be processed with high accuracy.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a machine tool 200 according to the second embodiment.
  • the machine tool 200 is a lathe that cuts a workpiece W having an inclined surface Wa
  • FIG. 4 shows a main part of the lathe.
  • the machine tool 200 includes a main spindle 10, a tool post 120, and a moving device 130.
  • the main shaft 10, the tool post 120, and the moving device 130 are provided, for example, on a frame (not shown) that forms the outline of the machine tool 200.
  • the machine tool 200 is set such that the axis AX of the main shaft 10 is inclined in the ⁇ Y direction by an angle ⁇ with respect to the horizontal plane. Therefore, in the second embodiment, the direction inclined by the angle ⁇ in the + ⁇ Y direction with respect to the Z direction is defined as the Z ′ direction, and the direction inclined by the angle ⁇ in the + ⁇ Y direction with respect to the X direction is defined as the X ′ direction. Will be explained.
  • the plane including the Z ′ direction and the Y direction is a horizontal plane, and the X ′ direction is a vertical direction with respect to the horizontal plane.
  • the moving device 130 can move the tool post 120 in the X ′ direction, the Y direction, and the Z ′ direction. Furthermore, the moving device 130 has a rotary table 137 and can rotate the tool post 120 in the ⁇ Y direction.
  • the turntable 137 is provided to be rotatable in the ⁇ Y direction around an axis AX1 parallel to the Y direction.
  • the rotary table drive unit M4 drives the rotary table 137 to rotate in the ⁇ Y direction.
  • the rotary table drive unit M4 includes a motor and a transmission system that transmits the rotation of the motor to the rotary table 137.
  • the moving device 130 includes an X ′ direction guide 131, an X ′ direction moving table 132, a Z ′ direction guide 133, a Y direction guide 35 formed on the tool post 120, and a Y direction moving body 36.
  • the X ′ direction guide 131 is disposed on the + Y side surface 137 a of the rotary table 137 in the X ′ direction.
  • the X′-direction moving table 132 is formed in a rectangular plate shape and is disposed on the X′-direction guide 131.
  • the X ′ direction moving table 132 moves in the X ′ direction along the X ′ direction guide 131 by the driving of the X ′ direction driving unit M5 and is held at a predetermined position. For example, an electric motor or hydraulic pressure is used for the X ′ direction driving unit M5.
  • the Z ′ direction guide 133 is arranged in the Z ′ direction on the + Y side surface 132 a of the X ′ direction moving table 132.
  • the tool post 120 is formed in a rectangular block shape or the like, and is disposed on the Z ′ direction guide 133.
  • the tool post 120 is moved in the Z ′ direction along the Z ′ direction guide 133 by the driving of the Z ′ direction driving unit M6 and is held at a predetermined position.
  • an electric motor or hydraulic pressure is used for the Z ′ direction driving unit M6.
  • the Y direction guide 35 and the Y direction moving body 36 are provided on the tool post 120.
  • the tool post 120 is fixed to the Z ′ direction moving body 134.
  • the Y-direction guide 35 and the Y-direction moving body 36 are provided on the surface 120a on the + X ′ side of the tool rest 120 when the tool rest 120 is viewed from the + Y direction.
  • the surface 120a is a plane parallel to the horizontal plane.
  • the Y-direction guide 35 is fixed to the tool post 120 by a fastening member such as a bolt.
  • the Y-direction guide 35 and the Y-direction moving body 36 have the same configuration as that shown in FIG. 1, and the cutting tool T is held by the holding unit 22 provided in the Y-direction moving body 36 and driven by the Y-direction driving unit M3.
  • the moving body 36 is moved in the Y direction and held at a predetermined position.
  • the guide surface 21a of the Y-direction guide 35 is parallel to the YZ ′ plane that is a horizontal plane.
  • the guide surface 21a is provided in parallel to the tangential plane S1 (see FIG. 2) in the straight portion of the inclined surface Wa that contacts the cutting edge Ta of the cutting tool T. Therefore, the guide surface 21a is orthogonal to the back component force F2 (see FIG.
  • the cutting tool T is the same as the first embodiment in that the cutting tool T is attached to the holding portion 22 so that the direction of the cutting edge Ta is parallel to the guide surface 21a, that is, the tangential plane S1.
  • the moving device 130 rotates the rotary table 137 so that the X′-direction moving table 132 and the tool rest 120 rotate together in the ⁇ Y direction (around the ⁇ Y axis or the B axis). Further, when the tool post 120 rotates in the ⁇ Y direction, the cutting tool T held by the Y-direction moving body 36 rotates and moves integrally with the tool post 120 in the ⁇ Y direction. As the cutting tool T rotates in the ⁇ Y direction, the inclination of the cutting edge Ta changes. Therefore, the moving device 130 can adjust the inclination of the blade edge Ta by adjusting the rotation position of the rotary table 137, and can easily adjust the inclination of the inclined surface Wa.
  • the moving device 130 can change the moving direction of the cutting tool T by adjusting the rotational position of the rotary table 137.
  • the spindle 10 is rotated around the axis AX, and the workpiece W is rotated around the spindle (around the axis AX).
  • the position of the cutting tool T in the X direction is adjusted.
  • the tool rest 120 is moved in the X ′ direction by driving the X ′ direction driving unit M5 so that the cutting edge Ta of the cutting tool T corresponds to the inclined surface Wa of the workpiece W.
  • the position of the cutting edge Ta in the X ′ direction defines the cutting amount for the workpiece W.
  • the cutting amount may be set to a value set in advance by a control unit (not shown), or may be performed manually by an operator.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an operation during cutting of the machine tool 200 illustrated in FIG.
  • the cutting tool T is moved in a moving direction R2 in which the Z ′ direction parallel to the inclined surface Wa of the workpiece W and the Y direction orthogonal to the Z ′ direction are combined, and the inclined surface Wa is cut.
  • the cutting tool T is moved in the two simultaneous biaxial directions in the Z ′ direction and the Y direction, the accuracy is higher than in the case of moving in the three simultaneous axial directions in the X, Y, and Z directions. And can be easily controlled.
  • the guide surface 21a is orthogonal to the direction of the back component force F2 acting on the cutting tool T, the back component force F2 can be appropriately received by the guide surface 21a. For this reason, it is suppressed that the cutting tool T receives the back component force F2 and inclines during cutting, and the inclined surface Wa can be processed with high accuracy.
  • the measurement unit 140 has a base 141 and two probes 142 and 143.
  • the two probes 142 and 143 are provided so as to protrude from the base portion 141 in a direction parallel to the axis AX.
  • the probes 142 and 143 are arranged with a space D therebetween.
  • the probes 142 and 143 are protruded from the reference position, and the tips of the probes 142 and 143 are brought into contact with the inclined surface Wa.
  • the protruding amount of the probe 142 is Pa
  • the protruding amount of the probe 143 is Pb
  • the inclination angle of the inclined surface Wa can be calculated by obtaining the value of (Pa ⁇ Pb) / D. It is.
  • the measurement part 140 contacts the inclined surface Wa and measures an inclination angle, it is not limited to this.
  • the inclination angle of the inclined surface Wa may be measured in a non-contact manner using an optical sensor or the like.
  • the cutting of the workpiece W is terminated.
  • the inclination angle of the inclined surface Wa (angle with respect to the axis AX) deviates from a desired value
  • the workpiece W is cut again by changing the inclination of the cutting edge Ta.
  • the rotational position of the tool rest 120 is adjusted according to the measurement result of the measurement unit 140. For example, when it is determined that the measurement result is larger than the desired inclination angle and the cutting amount is insufficient, the rotary table driving unit M4 is driven to rotate the rotary table 137 in the ⁇ Y direction.
  • the inclination of the cutting edge Ta of the cutting tool T is adjusted so that it can be cut deeper with respect to the inclined surface Wa.
  • the measurement result of the measurement unit 140 it can be easily confirmed whether or not the inclined surface Wa is formed at a desired inclination angle, and the rotational position of the turntable 137 is adjusted based on the measurement result. Can do.
  • the measurement of the inclined surface Wa by the measurement unit 140 and the rotation of the rotary table 137 may be controlled by a control unit (not shown), or may be performed manually by an operator.
  • the inclined surface Wa is cut again. Since the rotary table 137 is rotating, the X ′ direction and the Z ′ direction are inclined by the rotation amount ⁇ Y of the rotary table 137, respectively.
  • the X ′ direction tilted by the rotation amount ⁇ Y is called the X ′ + ⁇ Y direction
  • the Z ′ direction tilted by the ⁇ Y is called the Z ′ + ⁇ Y direction.
  • the cutting tool T is synthesized with the Z ′ + ⁇ Y direction along the Z ′ direction guide 133 and the Y direction.
  • the inclination angle of the inclined surface Wa is measured again using the measuring unit 140, and when the inclined angle of the inclined surface Wa is a desired inclination angle, the cutting of the workpiece W is finished. Further, when the inclination angle of the inclined surface Wa is deviated from the desired inclination angle, similarly to the above, the inclination of the blade edge Ta is changed and the cutting of the inclined surface Wa is repeated again.
  • the direction of the cutting edge Ta of the cutting tool T can be easily adjusted to the direction of the inclined surface Wa. Even when the rotary table 137 is rotated, the cutting tool T receives the back component force F2 during the cutting process by appropriately receiving the back component force F2 acting on the cutting tool T by the guide surface 21a. Inclination can be suppressed, and the inclined surface Wa of the workpiece W can be processed with high accuracy. Further, since the inclination angle is measured by the measuring unit 140, the inclined surface Wa having a desired inclination angle can be reliably formed.
  • the cutting when the measurement result of the inclined surface Wa by the measuring unit 140 is a desired angle, the cutting may be performed again without rotating the rotary table 137.
  • the moving speed of the cutting tool T may be changed by setting the previous cutting process as a roughing process and the next cutting process as a finishing process. Whether or not the measurement unit 140 is installed is arbitrary, and the measurement unit 140 may not be provided.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a machine tool 300 according to the third embodiment.
  • the machine tool 300 is a lathe for cutting a workpiece W having an inclined surface Wa
  • FIG. 7 shows a main part of the lathe.
  • the configuration in which the cutting tool T (the tool post 120) is rotated in the ⁇ Y direction by the rotary table 137 has been described as an example.
  • the spindle 10 is moved in the ⁇ Y direction ( ⁇ Y axis).
  • the direction of the blade edge Ta is adjusted to the direction of the inclined surface Wa by rotating it around.
  • the coordinate system in FIG. 7 corresponds to the coordinate systems shown in FIGS.
  • the machine tool 300 includes a main shaft 10, a tool post 120, a moving device 230, and a Y axis rotation drive unit 212.
  • the main shaft 10 holds the workpiece W and rotates around the axis AX by the main shaft rotation driving unit 12.
  • the main shaft 10 is provided so as to be rotatable in the ⁇ Y direction (around the ⁇ Y axis) about an axis AX2 parallel to the Y axis.
  • the main shaft 10 rotates about the axis AX2 in the ⁇ Y direction (around the ⁇ Y axis) by driving the Y axis rotation driving unit 212, thereby rotating the workpiece W in the ⁇ Y direction.
  • the Y-axis rotation drive unit 212 includes, for example, a motor and a transmission system that transmits the rotation of the motor to the main shaft 10 as rotation in the ⁇ Y direction.
  • the moving device 230 has the same configuration as the moving device 130 of the second embodiment except that the rotary table 137 (see FIG. 4) is not provided.
  • the X ′ direction guide 131 is provided, for example, on a frame (not shown) that forms the outline of the machine tool 300. Therefore, the moving device 230 moves the tool post 120 (cutting tool T) in the X ′ direction and the Z ′ direction.
  • the operation of the machine tool 300 is almost the same as in the second embodiment.
  • the main shaft rotation driving unit 12 rotates the workpiece W around the main axis (around the axis AX).
  • the position of the cutting tool T in the X direction is adjusted.
  • the workpiece W is moved in the ⁇ Y direction by driving the rotation driving unit 212 around the Y axis so that the cutting edge Ta of the cutting tool T corresponds to the inclined surface Wa of the workpiece W.
  • tip Ta is the same as that of 2nd Embodiment.
  • the Z ′ direction driving unit M6 and the Y direction driving unit M3 are driven to move the cutting tool T to cut the inclined surface Wa.
  • the cutting tool T is moved in the two simultaneous biaxial directions in the Z ′ direction and the Y direction, and therefore in the three simultaneous axial directions in the X, Y, and Z directions. Compared with the case of moving, it can process with high precision and can perform movement control easily. Further, since the back force F2 acting on the cutting tool T is appropriately received by the guide surface 21a, the cutting tool T is prevented from being inclined by receiving the back force F2 during the cutting process, and the inclined surface Wa is highly accurate. The point which can be processed into the second embodiment is the same as the second embodiment.
  • the measurement unit 140 shown in FIG. 5B may be arranged to measure the inclination angle of the inclined surface Wa after cutting. In this case, even if the workpiece W is further rotated in the ⁇ Y direction (around the ⁇ Y axis) by driving the Y axis rotation driving unit 212 based on the measurement result by the measurement unit 140, the inclined surface Wa is cut again. Good.
  • the direction of the cutting edge Ta is set to the direction of the inclined surface Wa without rotating the cutting tool T (tool post 120) in the ⁇ Y direction.
  • the cutting tool T receives the back component force F2 during the cutting process by appropriately receiving the back component force F2 acting on the cutting tool T by the guide surface 21a.
  • the tilted surface Wa of the workpiece W can be processed with high accuracy.
  • the YZ ′ plane is a horizontal plane.
  • the present invention is not limited to this.
  • the machine tools 200, 300 are included so that the axis AX of the main shaft 10 is included in the horizontal plane.
  • the arrangement of may be changed.
  • the tool rest 120 is placed on the machine tools 200 and 300 in a tilted state.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the tool post.
  • a turret 320 may be used as a tool post.
  • the turret 320 is formed in, for example, a hexagonal shape as viewed from the Y direction, and can be rotated about the shaft portion 350 by driving a rotation driving device (not shown).
  • a holding portion 360 for holding the cutting tool T or the like is provided on each flat portion on the outer periphery of the turret 320.
  • the cutting tool T1 is held on all or part of the holding portion 360.
  • the cutting tool T1 may be, for example, a rotary tool such as a drill or an end mill in addition to a cutting tool.
  • a rotary tool such as a drill may be rotationally driven by a drive source of a small motor housed in the turret 320 or the holding unit 360.
  • the cutting edge Ta of the cutting tool T1 when cutting the workpiece W, is processed from the small diameter portion Wb to the large diameter portion Wc (see FIG. 3).
  • the cutting edge Ta may be cut from the large diameter portion Wc toward the small diameter portion Wb.
  • the cutting is performed while the cutting tool T moves with respect to the workpiece W, but the present invention is not limited to this.
  • the cutting may be performed while the workpiece W (main shaft 10) is moving with respect to the cutting tool T, or the cutting may be performed while both the cutting tool T and the workpiece W are moving.
  • the contents of Japanese Patent Application No. 2015-249396, which is a Japanese patent application, and all documents cited in this specification are incorporated herein as part of the description of this text.
  • Moving device 35 ... Y-direction guide 36, 136 ... Y-direction moving body 100, 200, 300 ... Work Machine 137 ... Rotary table 140 ... Measurement unit 212 ... Rotate around Y axis Drive unit 320 ... Turret (tool post)

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Milling, Broaching, Filing, Reaming, And Others (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

【課題】ワークの傾斜面を高精度に加工することが可能な工作機械及び切削方法を提供する。 【解決手段】傾斜面Ｗａを有するワークＷを切削する工作機械１００であって、ワークＷを保持して回転する主軸１０と、ワークＷの傾斜面Ｗａを切削する切削工具Ｔを保持する刃物台２０と、主軸１０の軸線ＡＸに平行なＺ方向と、Ｚ方向に直交しかつワークＷに対する切削量を規定するＸ方向とのいずれにも直交するＹ方向を少なくとも含む移動方向Ｒに、ワークＷと切削工具Ｔとを相対的に移動させる移動装置３０と、を備え、移動装置３０は、切削工具ＴのＹ方向への移動を案内するＹ方向ガイド３５を刃物台２０に有し、Ｙ方向ガイド３５は、傾斜面Ｗａを切削工具Ｔで切削する際の背分力Ｆ２の方向と直交する面Ｓ２に沿ったガイド面２１ａを有する。

Description

工作機械及び切削方法
　本発明は、工作機械及び切削方法に関する。
　工作機械の１つである旋盤は、加工対象であるワークを回転軸（スピンドル）に保持し、ワークを回転させながらバイト等の切削工具により切削加工等を行う。このような旋盤を用いた加工法として、例えば、ワークの接線方向（回転軸と交差する方向）に切削工具を送りながらワークの傾斜面を切削する加工方法が知られている（特許文献１参照）。
国際公開第２０１５／０７９８３６号
　特許文献１に記載の旋盤では、切削加工を行う場合において、切削工具の傾きをワークの傾斜面に対して維持しながら切削工具を送り、傾斜面を加工している。しかしながら、切削工具を送りながら斜面を加工する際、切削工具は、傾斜面に垂直な方向の背分力を受けることになる。この背分力により切削工具が傾くと傾斜面を高精度に加工することが困難になる。
　以上のような事情に鑑み、本発明は、ワークの傾斜面を高精度に加工することが可能な工作機械及び切削方法を提供することを目的とする。
　本発明に係る工作機械は、傾斜面を有するワークを切削する工作機械であって、ワークを保持して回転する主軸と、ワークの傾斜面を切削する切削工具を保持する刃物台と、主軸の軸線に平行なＺ方向と、Ｚ方向に直交しかつワークに対する切削量を規定するＸ方向とのいずれにも直交するＹ方向を少なくとも含む方向に、ワークと切削工具とを相対的に移動させる移動装置と、を備え、移動装置は、切削工具のＹ方向への移動を案内するＹ方向ガイドを刃物台に有し、Ｙ方向ガイドは、傾斜面を切削工具で切削する際の背分力の方向と直交する面に沿ったガイド面を有する。
　また、ガイド面は、ワークの傾斜面のうち切削工具が接触する直線部分における接平面に平行であってもよい。また、切削工具は、刃先の方向がガイド面と平行となるように、Ｙ方向ガイドに沿って移動するＹ方向移動体に取り付けられてもよい。また、ガイド面は、Ｙ方向及びＺ方向に平行なＹＺ平面に対して、Ｙ方向に平行な軸線周りに傾いていてもよい。
　本発明に係る工作機械は、傾斜面を有するワークを切削する工作機械であって、ワークを保持して回転する主軸と、ワークを切削する切削工具を保持する刃物台と、主軸の軸線に平行なＺ方向と、Ｚ方向に直交しかつワークに対する切削量を規定するＸ方向とのいずれにも直交するＹ方向を少なくとも含む方向に、ワークと切削工具とを相対的に移動させる移動装置と、を備え、移動装置は、切削工具のＹ方向への移動を案内するＹ方向ガイドを刃物台に有し、主軸及び刃物台の少なくとも一方は、Ｙ方向ガイドに備えるガイド面が、傾斜面を切削工具で切削する際の背分力の方向と直交するように、Ｙ方向に平行な軸線周りに回転可能である。
　また、ワークの傾斜面の傾斜角度を計測する計測部を備えてもよい。また、刃物台は、複数の切削工具を保持し、かつ、いずれかの切削工具に切り替え可能なタレットであってもよい。また、刃物台は、切削工具の刃先の方向を、Ｘ方向及びＹ方向から見てそれぞれＺ方向に対して傾けた状態でワークの傾斜面に対応させて保持してもよい。
　本発明に係る切削方法は、傾斜面を有するワークを切削する方法であって、ワークを主軸に保持して主軸周りに回転させることと、刃物台に保持した切削工具をワークの傾斜面に対応させることと、切削工具を、主軸の軸線に平行なＺ方向と、Ｚ方向に直交しかつワークに対する切削量を規定するＸ方向とのいずれにも直交するＹ方向を少なくとも含む移動方向に、ワークに対して相対的に移動させて傾斜面を切削することと、を有し、主軸及び刃物台の少なくとも一方をＹ方向に平行な軸線周りに回転させることにより、切削工具をワークの傾斜面に対応させることを含む。
　また、傾斜面の切削を行った後、傾斜面の傾斜角度を測定することと、測定結果に応じて、主軸及び刃物台の少なくとも一方における回転位置を調整することと、調整後に切削工具により傾斜面を切削することと、を含む。
　本発明の工作機械によれば、切削工具を移動させて傾斜面の切削を行う場合、切削工具に作用する背分力をガイド面で確実に受けることができる。このため、切削工具が背分力を受けて傾くことを抑制できるため、ワークの傾斜面を高精度に加工することができる。
　また、ガイド面が、ワークの傾斜面のうち切削工具が接触する直線部分における接平面に平行である場合、切削工具に作用する背分力の方向とガイド面とを確実に垂直に設定できるため、切削工具の傾きを確実に抑制することができる。また、刃先の方向がガイド面と平行となるように、Ｙ方向ガイドに沿って移動するＹ方向移動体に切削工具が取り付けられる場合、切削工具に作用する背分力をＹ方向移動体を介してＹ方向ガイドのガイド面で確実に受けることができる。また、ガイド面が、Ｙ方向及びＺ方向に平行なＹＺ平面に対して、Ｙ方向に平行な軸線周りに傾いている場合、主軸の傾きを変更することなく、ガイド面を背分力の方向と直交するように配置することができる。
　また、本発明の工作機械によれば、Ｙ方向ガイドのガイド面が切削工具に生じる背分力の方向と直交するように、主軸及び刃物台の少なくとも一方を回転させることにより、ワークを切削する際に切削工具が背分力を受けて傾くことを抑制でき、ワークの傾斜面を高精度に加工することができる。また、主軸または切削工具をＸ方向に移動させることなく、Ｙ方向及びＺ方向の移動によって切削を行うことができるので、主軸または切削工具の移動制御を簡略化できる。また、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の同時３軸で斜めに加工するより、Ｙ方向及びＺ方向の同時２軸で加工する方が傾斜面を高精度に加工できる。また、主軸及び切削工具の少なくとも一方をＹ方向に平行な軸線周りに回転させることにより、傾斜面の角度を容易に変更して切削することができる。
　また、ワークの傾斜面の傾斜角度を計測する計測部を備える場合、計測部により計測された傾斜角度を確認するので、傾斜面が所望の角度に形成されたか否かを容易に確認でき、計測結果に基づいて主軸及び刃物台の少なくとも一方の回転位置を調整することができる。また、刃物台が、複数の切削工具を保持し、かつ、いずれかの切削工具に切り替え可能なタレットである場合、タレットに同一または異なる切削工具を保持することにより、切削工具交換の手間を省くことができる。また、刃物台が、切削工具の刃先の方向を、Ｘ方向及びＹ方向から見てそれぞれＺ方向に対して傾けた状態でワークの傾斜面に対応させて保持する場合、ワークと切削工具とをＹ方向に相対的に移動させる際、切削工具の刃先がワークに対してスムーズに切り込むので、ワークの不要な振動を抑制させることができ、ワークの加工面の面粗度を高めることができる。
　本発明の切削方法によれば、切削工具の移動時に切削工具が背分力を受けて傾くことを抑制できるため、ワークの傾斜面を高精度に加工することができる。また、主軸及び切削工具をＸ方向に移動させることなく、Ｙ方向及びＺ方向の移動によって切削を行うことができるため、切削工具の送り制御を簡略化できる。また、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の同時３軸で斜めに加工するより、Ｙ方向及びＺ方向の同時２軸で加工する方が傾斜面を高精度に加工できる。また、傾斜面の傾斜角度の測定結果に応じて、主軸及び刃物台の少なくとも一方の回転位置を調整して傾斜面を切削するので、所望の傾斜角度を有する傾斜面を確実に形成できる。
第１実施形態に係る工作機械の一例を示す図である。 ワークＷの傾斜面及び刃物台の一部を示す図である。 （Ａ）はＺ方向に対する切削工具の刃先の方向を示し、（Ｂ）はＺ方向からワークを見たとき切削工具の動作を示し、（Ｃ）はＸ方向からワークを見たときの切削工具の動作を示している。 第２実施形態に係る工作機械の一例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図４に示す工作機械の切削時の動作の一例を示す図である。 図４に示す工作機械において、（Ａ）は回転テーブルの回転位置を調整した状態を示す図、（Ｂ）は調整後に切削加工した状態を示す図である。 第３実施形態に係る工作機械の一例を示す図である。 刃物台の他の例を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。以下の複数の実施形態において、ＸＹＺ座標系では、主軸の回転軸方向をＺ方向として共通して表記する。
　なお、第１実施形態では、水平面に平行な平面をＹＺ平面とし、Ｚ方向に直交する方向をＹ方向と表記する。また、ＹＺ平面に垂直な方向はＸ方向と表記する。また、以下の各実施形態では、Ｘ軸は、Ｚ方向に直交し、かつ、ワークに対する切削量を規定する方向である。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が－方向であるとして説明する。また、以下の各実施形態では、Ｙ軸周りの方向をθＹ方向と表記し、Ｚ軸周りの方向をθＺ方向と表記する。また、θＹ方向、θＺ方向については、＋Ｙ側及び＋Ｚ側から見た場合における時計回りの方向を＋方向とし、反時計回りの方向を－方向とする。また、Ｙ軸周りをＢ軸、Ｚ軸周りをＣ軸と呼ぶこともある。
　＜第１実施形態＞
　第１実施形態に係る工作機械１００について説明する。図１は、第１実施形態に係る工作機械１００の一例を示す図である。工作機械１００は、傾斜面Ｗａを有するワークＷを切削する旋盤であり、図１では旋盤の要部を示している。図１において、工作機械１００の＋Ｙ側が正面であり、－Ｙ側が背面である。また、工作機械１００の±Ｚ側は側面であり、Ｚ方向は工作機械１００の左右方向である。図１に示すように、工作機械１００は、主軸１０と、刃物台２０と、移動装置３０と、を備えている。これら主軸１０、刃物台２０、及び移動装置３０は、例えば、工作機械１００の外郭を形成する不図示のフレームに設けられている。
　主軸１０は、不図示のフレームに設けられるが、Ｚ方向、Ｘ方向、Ｙ方向等に移動可能であってもよい。主軸１０の＋Ｚ側の端部には、チャック駆動部１１が設けられている。主軸１０は、不図示の軸受等によってＺ方向に平行な軸線ＡＸの周りをθＺ方向に回転可能に支持される。主軸１０は、主軸回転駆動部１２によって回転駆動される。主軸回転駆動部１２は、例えばモータと、当該モータの回転を主軸１０に伝達する駆動伝達系とを有する。
　チャック駆動部１１は、ワークＷを保持する複数の把握爪１１ａを有する。複数の把握爪１１ａは、主軸１０の径方向に移動可能である。チャック駆動部１１は、複数の把握爪１１ａを主軸１０の径方向に移動させてワークＷを保持させる。把握爪１１ａは、主軸１０の回転軸周りに等間隔に複数配置される。把握爪１１ａの個数または形状は、ワークＷを保持可能な任意の構成が用いられる。
　ワークＷは、円柱形の一部にテーパー状の傾斜面Ｗａを有する。傾斜面Ｗａは、主軸１０側から＋Ｚ側へ向けて徐々に径が小さくなっている。なお、ワークＷとしては、図１に示す形態に限定されず、例えば、軸線ＡＸに対する傾斜角度が図１のワークＷに対して大きい形態または逆に小さい形態でもよい。また、ワークＷとして、傾斜面が主軸１０から＋Ｚ側へ向けて徐々に径が大きくなる形態でもよい。また、ワークＷとして、複数の傾斜面Ｗａを有する形態であってもよい。また、ワークＷとして、傾斜面Ｗａの途中で傾斜角度が異なる形態でもよい。
　移動装置３０は、刃物台２０を、主軸１０の軸線ＡＸに平行なＺ方向、Ｚ方向に直交しかつワークＷに対する切削量を規定するＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向のいずれにも直交するＹ方向、これらの２つ以上を合成した方向に移動させる。移動装置３０は、Ｚ方向ガイド３１と、Ｚ方向移動テーブル３２と、Ｘ方向ガイド３３と、刃物台２０に形成されたＹ方向ガイド３５と、Ｙ方向移動体３６と、を有する。Ｚ方向ガイド３１は、不図示のフレームにＺ方向に配置される。Ｚ方向移動テーブル３２は、矩形の板状等に形成され、Ｚ方向ガイド３１上に配置され、Ｚ方向ガイド３１に沿ってＺ方向に移動可能である。Ｚ方向移動テーブル３２は、Ｚ方向駆動部Ｍ１の駆動によりＺ方向に移動し、所定位置で保持される。Ｚ方向駆動部Ｍ１は、例えば、電気モータまたは油圧等が用いられる。
　Ｘ方向ガイド３３は、Ｚ方向移動テーブル３２の＋Ｙ側の面３２ａにＸ方向に配置される。刃物台２０は、矩形のブロック形状等に形成され、Ｘ方向ガイド３３上に配置される。刃物台２０は、Ｘ方向ガイド３３に沿ってＸ方向に移動可能である。刃物台２０は、Ｘ方向駆動部Ｍ２の駆動によりＸ方向に移動し、所定位置で保持される。Ｘ方向駆動部Ｍ２は、例えば、電気モータまたは油圧等が用いられる。
　Ｙ方向ガイド３５及びＹ方向移動体３６は、刃物台２０に設けられる。Ｙ方向ガイド３５及びＹ方向移動体３６は、刃物台２０を＋Ｙ方向から見た場合において、刃物台２０の４つの角部のうち例えば－Ｚ側かつ＋Ｘ側の角部に設けられる。Ｙ方向ガイド３５は、ガイド基部２１と、ガイド基部２１上のガイド面２１ａから突出してＹ方向に延びる突出部２１ｂと、を有する。Ｙ方向ガイド３５は、ボルトなどの締結部材によって刃物台２０に固定される。
　Ｙ方向ガイド３５は、突出部２１ｂの両側においてガイド基部２１上にガイド面２１ａを有している。ガイド面２１ａの構成については、後述する。Ｙ方向移動体３６は、Ｙ方向ガイド３５に沿ってＹ方向に移動可能である。Ｙ方向移動体３６によるＹ方向の移動範囲は、切削工具Ｔの刃先ＴａにおけるＹ方向の長さに応じて設定される。Ｙ方向移動体３６は、Ｙ方向駆動部Ｍ３の駆動によりＹ方向に移動し、所定位置で保持される。Ｙ方向駆動部Ｍ３は、例えば電気モータまたは油圧等が用いられる。なお、Ｙ方向移動体３６は、Ｙ方向ガイド３５（突出部２１ｂ）から外れることを防止するため、例えばアリ構造など、不図示の外れ防止構造が適用されてもよい。
　Ｙ方向移動体３６は、切削工具Ｔを保持する保持部（ホルダ）２２を有する。保持部２２は、ボルト等の締結部材によってＹ方向移動体３６に固定される。保持部２２は、切削工具Ｔを交換可能に保持する。切削工具Ｔとしては、ワークＷに対して切削加工を施す直線状の刃先Ｔａを備えている。
　本実施形態に係る工作機械１００では、ワークＷに対して－Ｘ側に切削工具Ｔが配置されているが、＋Ｘ側に配置されてもよいし、ワークＷに対して－Ｘ側及び＋Ｘ側の双方に切削工具Ｔが配置されてもよい。切削工具ＴによるワークＷへの切削は、不図示の制御部によって行われる。切削工具ＴをワークＷの－Ｘ側及び＋Ｘ側に配置する場合、いずれか一方によりワークＷの傾斜面Ｗａを切削させてもよく、また両者を交互に使用する場合、または両者を同時に使用する場合など、いずれであってもよい。
　図２は、ワークＷの傾斜面Ｗａ及び刃物台２０の一部を示す図である。図２は、切削工具Ｔの直線状の刃先ＴａがワークＷの傾斜面Ｗａに当接した状態を示している。図２に示すように、ワークＷの切削加工を行う際、切削工具Ｔは、例えば刃先Ｔａを傾斜面Ｗａに接触させた状態で、図２の矢印方向に移動して傾斜面Ｗａの切削を行う。この切削に際して、切削工具Ｔには、送り分力Ｆ１及び背分力Ｆ２が作用する。送り分力Ｆ１は、切削工具Ｔの移動方向と反対の方向に作用する。背分力Ｆ２は、切削工具Ｔの移動方向に垂直な方向に作用する。従って、背分力Ｆ２は、傾斜面Ｗａのうち切削工具Ｔの刃先Ｔａが接触する直線部分における接平面Ｓ１に垂直な方向に作用する。
　Ｙ方向ガイド３５のガイド面２１ａは平面状であり、このガイド面２１ａを含む面Ｓ２は、上記した接平面Ｓ１に平行に設けられる。従って、背分力Ｆ２の方向と面Ｓ２とは直交しており、これにより、ガイド面２１ａは、背分力Ｆ２の方向と直交する。このように、ガイド面２１ａが背分力Ｆ２に直交するため、背分力Ｆ２に対してガイド面２１ａから反対方向の反力Ｆ３が生じることによって背分力Ｆ２を適切に受けることが可能となっている。従って、切削工具Ｔによる傾斜面Ｗａの切削時において、切削工具Ｔが背分力Ｆ２を受けて傾くことが抑制され、高精度な加工を行うことができる。また、また、ガイド面２１ａは、Ｙ方向及びＺ方向に平行なＹＺ平面に対してθＹ方向に傾いている。このため、主軸１０の軸線ＡＸ（図１参照）を水平面に平行な状態から変更することなく、ガイド面２１ａが背分力Ｆ２の方向と直交するように配置される。
　また、切削工具Ｔは、刃先Ｔａの方向がガイド面２１ａ、または接平面Ｓ１と平行となるように保持部２２に取付けられる。このため、切削工具ＴをＹ方向に移動させた場合でも傾斜面Ｗａに対する切り込み量は一定であり、かつ、刃先Ｔａに作用する背分力Ｆ２が切削工具Ｔを介してガイド面２１ａに垂直に作用する。なお、切削工具Ｔは、刃先Ｔａの方向が、Ｘ方向及びＹ方向から見てそれぞれＺ方向に対して傾けた状態で配置される。この構成により、ワークＷと切削工具ＴとをＹ方向に相対的に移動した際、切削工具Ｔの刃先ＴａでワークＷの傾斜面Ｗａをスムーズに切り込むことになる。このため、ワークＷの不要な振動が抑制され、傾斜面Ｗａの加工精度が高められる。
　以上のように構成された工作機械１００の動作について説明する。先ず、図１に示すように、チャック駆動部１１を駆動して複数の把握爪１１ａにより、加工対象であるワークＷを主軸１０に保持する。ワークＷを保持した後、主軸回転駆動部１２を駆動して主軸１０を回転させ、ワークＷをθＺ方向に回転させる。なお、ワークＷの回転数は、加工処理に応じて適宜設定される。
　続いて、切削工具Ｔの位置が調整される。この調整では、切削工具Ｔの刃先ＴａがワークＷの傾斜面Ｗａに対応するように、刃物台２０をＸ方向及びＺ方向に移動させる。刃物台２０のＸ方向の移動はＸ方向駆動部Ｍ２によって行い、Ｚ方向の移動はＺ方向駆動部Ｍ１によって行う。刃先ＴａのＸ方向の位置は、ワークＷの傾斜面Ｗａに対する切削量を規定する。切削量は、不図示の制御部によって予め設定された値に設定されてもよく、また、作業者のマニュアル操作によって行われてもよい。
　図３は、切削工具Ｔの刃先Ｔａについて示しており、（Ａ）はＺ方向に対する切削工具Ｔの刃先Ｔａの方向を示し、（Ｂ）はＺ方向からワークＷの傾斜面Ｗａを見たとき切削工具Ｔの刃先Ｔａの動作を示し、（Ｃ）はＸ方向からワークＷの傾斜面Ｗａを見たときの切削工具Ｔの刃先Ｔａの動作を示している。図３（Ａ）に示すように、　切削工具Ｔは、刃先ＴａとＺ軸との角度αとなるように設定されている。従って、刃先Ｔａが、ワークＷの－Ｙ側から＋Ｙ側に移動した場合、刃先Ｔａの＋Ｚ側の第１端部Ｔａ１が先にワークＷに当接する。
　次に、図３（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、刃先Ｔａを、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向を合成した合成方向である移動方向Ｒに移動させることにより行う。この移動方向Ｒは、ワークＷの傾斜面Ｗａに対する接平面Ｓ１（図２参照）に沿った軌道となる。先ず、刃先ＴａのＺ側の第１端部Ｔａ１が傾斜面Ｗａの小径部Ｗｂ（＋Ｚ側端部であって最も径が小さい部分）に当たり、この第１端部Ｔａ１において傾斜面Ｗａの切削を行う。続いて、刃先Ｔａは、傾斜面Ｗａに沿って移動方向Ｒに移動することにより、ワークＷへの切削部分が第１端部Ｔａ１から第２端部Ｔａ２に向けて徐々に－Ｚ方向にずれた状態となる。このように、刃先ＴａがＹ方向に移動するが、ワークＷの傾斜面Ｗａでは直線Ｌに沿って刃先Ｔａが当たりながら、Ｚ方向に進んでいく。
　刃先Ｔａの第２端部Ｔａ２が傾斜面Ｗａの大径部Ｗｃ（－Ｚ側端部であって最も径が大きい部分）に達した段階で傾斜面Ｗａの切削加工が完了する。このように、刃先Ｔａの第１端部Ｔａ１から第２端部Ｔａ２まで全体を用いて傾斜面Ｗａを切削しているが、刃先Ｔａの一部を用いて傾斜面Ｗａを切削してもよい。刃先Ｔａが直線Ｌを進む間は、刃先Ｔａは、Ｚ方向の移動とともにＸ方向にも移動している。これに加えて、刃先ＴａはＹ方向にも移動するが、切削に関与する移動量は第１端部Ｔａ１から第２端部Ｔａ２までのＹ方向の距離に等しい。従って、図３（Ａ）に示すように、刃先ＴａのＺ方向に対する角度α、または第１端部Ｔａ１から第２端部Ｔａ２までの刃先Ｔａの長さによって、刃先ＴａのＹ方向への移動量は変動する。例えば、刃先Ｔａの角度をαより大きくした場合、または刃先Ｔａが長い場合では、図３（Ａ）に示す形態と比較して、傾斜面Ｗａの切削においてＹ方向への移動量が大きくなる。
　なお、刃先Ｔａを移動方向Ｒに移動させる場合、その移動方向ＲのうちＸ方向速度、Ｙ方向速度、Ｚ方向速度は、それぞれ一定となるように設定されるが、これに限定されない。例えば、小径部ＷｂではＹ方向の速度を早くするとともに、大径部Ｗｃに向かうに従ってＹ方向の速度を遅くしてもよい。この場合、移動方向Ｒの向きは傾斜面Ｗａの切削中に変化するが、Ｙ方向の移動速度の変化に応じて、Ｚ方向またはＸ方向の速度も変化させ、所望の傾斜面Ｗａを切削させてもよい。
　また、移動方向Ｒを変化させずに、移動速度を変化させてもよい。ワークＷを切削する場合、単位回転あたりの移動量（送り量）ｆと、切削部分における回転中心からの距離（径）ｒと、切削後の面精度ｔとの関係は、
　ｔ＝ｆ２／８ｒ
　で表される。従って、送り量ｆを一定とした場合、切削部分の径が大きい位置では面精度ｔが高くなり、切削部分の径が小さい位置では面精度ｔが低くなる。そこで、例えば切削部分の径ｒに応じて送り量ｆを変化させることで、面精度ｔが一定となるようにしてもよい。例えば、傾斜面Ｗａの小径部Ｗｂ側は、大径部Ｗｃ側に比べて径が小さい。このため、傾斜面Ｗａの小径部Ｗｂ側を切削する場合には送り量ｆを小さくし、大径部Ｗｃ側を切削する場合には送り量ｆを大きくすることにより、傾斜面Ｗａの径方向において面精度ｔを均一にすることができる。
　ワークＷの切削加工が終了すると、把握爪１１ａによる保持を解除し、ワークＷを不図示のワーク搬送装置によって工作機械１００の加工領域から取り出す。なお、把握爪１１ａの解除からワーク搬送装置によるワークＷの取り出しまでの一連の動作は、例えば、不図示の制御部からの指示によって行われてもよく、また、作業者のマニュアル操作によって行われてもよい。なお、ワークＷの搬入から取り出しまでを不図示の制御部によって行うときは、上記した切削加工を自動で行うことができる。ただし、このような動作を全て自動で行うことに代えて、一部または全部の動作を手動で行ってもよい。
　このように、本実施形態に係る工作機械１００は、切削工具Ｔを移動させて傾斜面Ｗａの切削を行う場合、切削工具Ｔに作用する背分力Ｆ２をガイド面２１ａで適切に受けることができる。このため、切削工具Ｔの移動時において、切削工具Ｔが背分力Ｆ２を受けて傾くことを抑制できるため、ワークＷの傾斜面Ｗａを高精度に加工することができる。
　＜第２実施形態＞　
　第２実施形態に係る工作機械２００について説明する。なお、第２実施形態において、上記した第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。図４は、第２実施形態に係る工作機械２００の一例を示す図である。工作機械２００は、第１実施形態と同様に、傾斜面Ｗａを有するワークＷを切削する旋盤であり、図４では旋盤の要部を示している。
　図４に示すように、工作機械２００は、主軸１０と、刃物台１２０と、移動装置１３０と、を備えている。これら主軸１０、刃物台１２０及び移動装置１３０は、例えば、工作機械２００の外郭を形成する不図示のフレームに設けられている。工作機械２００は、主軸１０の軸線ＡＸが水平面に対して角度βだけ－θＹ方向に傾いて設定される。従って、第２実施形態では、Ｚ方向に対して＋θＹ方向に角度βだけ傾いた方向をＺ´方向とし、Ｘ方向に対して＋θＹ方向に角度βだけ傾いた方向をＸ´方向として、各方向を説明する。なお、Ｚ´方向及びＹ方向を含む平面は水平面であり、Ｘ´方向は水平面に対して鉛直方向である。
　移動装置１３０は、刃物台１２０をＸ´方向、Ｙ方向、及びＺ´方向に移動可能である。さらに、移動装置１３０は、回転テーブル１３７を有しており、刃物台１２０をθＹ方向に回転可能である。回転テーブル１３７は、Ｙ方向に平行な軸線ＡＸ１を中心としてθＹ方向に回転可能に設けられている。回転テーブル駆動部Ｍ４は、回転テーブル１３７をθＹ方向に回転駆動させる。回転テーブル駆動部Ｍ４は、例えばモータと、当該モータの回転を回転テーブル１３７に伝達する伝達系と、を有する構成が用いられる。
　移動装置１３０は、Ｘ´方向ガイド１３１と、Ｘ´方向移動テーブル１３２と、Ｚ´方向ガイド１３３と、刃物台１２０に形成されたＹ方向ガイド３５と、Ｙ方向移動体３６とを有する。Ｘ´方向ガイド１３１は、回転テーブル１３７の＋Ｙ側の面１３７ａ上にＸ´方向に配置される。Ｘ´方向移動テーブル１３２は、矩形の板状に形成され、Ｘ´方向ガイド１３１に配置される。Ｘ´方向移動テーブル１３２は、Ｘ´方向駆動部Ｍ５の駆動によりＸ´方向ガイド１３１に沿ってＸ´方向に移動し、所定位置で保持される。Ｘ´方向駆動部Ｍ５は、例えば、電気モータまたは油圧等が用いられる。
　Ｚ´方向ガイド１３３は、Ｘ´方向移動テーブル１３２の＋Ｙ側の面１３２ａ上にＺ´方向に配置される。刃物台１２０は、矩形のブロック形状等に形成され、Ｚ´方向ガイド１３３に配置される。刃物台１２０は、Ｚ´方向駆動部Ｍ６の駆動によりＺ´方向ガイド１３３に沿ってＺ´方向に移動し、所定位置で保持される。Ｚ´方向駆動部Ｍ６は、例えば、電気モータまたは油圧等が用いられる。
　Ｙ方向ガイド３５及びＹ方向移動体３６は、刃物台１２０に設けられる。刃物台１２０は、Ｚ´方向移動体１３４に固定される。Ｙ方向ガイド３５及びＹ方向移動体３６は、刃物台１２０を＋Ｙ方向から見た場合に、刃物台１２０のうち＋Ｘ´側の面１２０ａに設けられる。面１２０ａは水平面に平行な平面である。Ｙ方向ガイド３５は、ボルトなどの締結部材によって刃物台１２０に固定される。
　Ｙ方向ガイド３５及びＹ方向移動体３６は、図１に示す構成と同様であり、Ｙ方向移動体３６に備える保持部２２により切削工具Ｔを保持し、Ｙ方向駆動部Ｍ３の駆動によりＹ方向移動体３６をＹ方向に移動させ、所定位置で保持する。また、Ｙ方向ガイド３５のガイド面２１ａは、水平面であるＹＺ´平面に平行である。ガイド面２１ａは、第１実施形態と同様に、傾斜面Ｗａのうち切削工具Ｔの刃先Ｔａが接触する直線部分における接平面Ｓ１（図２参照）に平行に設けられる。従って、ガイド面２１ａは、切削工具Ｔに作用する背分力Ｆ２（図２参照）と直交し、第１実施形態と同様に、背分力Ｆ２に対してガイド面２１ａから反対方向の反力Ｆ３（図２参照）が生じることによって背分力Ｆ２適切に受けることが可能となっている。従って、切削工具Ｔによる傾斜面Ｗａの切削時において、切削工具Ｔが背分力Ｆ２を受けて傾くことが抑制され、高精度な加工を行うことができる。なお、切削工具Ｔは、刃先Ｔａの方向がガイド面２１ａ、すなわち接平面Ｓ１と平行となるように保持部２２に取付けられる点は、第１実施形態と同様である。
　移動装置１３０は、回転テーブル１３７を回転させることにより、Ｘ´方向移動テーブル１３２及び刃物台１２０が一体となってθＹ方向（θＹ軸周りまたはＢ軸周り）に回転する。また、刃物台１２０がθＹ方向に回転することにより、Ｙ方向移動体３６に保持される切削工具Ｔが刃物台１２０と一体となってθＹ方向に回転移動する。切削工具ＴがθＹ方向に回転移動することにより、刃先Ｔａの傾きが変化する。従って、移動装置１３０は、回転テーブル１３７の回転位置を調整することにより、刃先Ｔａの傾きを調整することが可能であり、傾斜面Ｗａの方向に容易に合わせることができる。
　また、回転テーブル１３７が回転することにより、Ｘ´方向移動テーブル１３２及びＺ´方向移動体１３４の移動方向がθＹ方向に傾くことになる。従って、移動装置１３０は、回転テーブル１３７の回転位置を調整することにより、切削工具Ｔの移動方向を変化させることが可能となっている。
　工作機械２００の動作について図面を用いて説明する。先ず、第１実施形態と同様、加工対象であるワークＷを主軸１０に保持させた後、軸線ＡＸを中心に主軸１０を回転させ、ワークＷを主軸周り（軸線ＡＸ周り）に回転させる。続いて、切削工具ＴのＸ方向の位置が調整される。この調整では、切削工具Ｔの刃先ＴａがワークＷの傾斜面Ｗａに対応するように、Ｘ´方向駆動部Ｍ５を駆動して刃物台１２０をＸ´方向に移動させる。刃先ＴａのＸ´方向の位置は、ワークＷに対する切削量を規定する。切削量は、不図示の制御部によって予め設定された値に設定されてもよく、また、作業者のマニュアル操作によって行われてもよい。
　図５は、図４に示す工作機械２００の切削時の動作の一例を示す図である。図５（Ａ）に示すように、切削工具Ｔを、ワークＷの傾斜面Ｗａに平行なＺ´方向と、当該Ｚ´方向に直交するＹ方向を合成した移動方向Ｒ２に移動させ、傾斜面Ｗａを切削する。第２実施形態では、切削工具ＴをＺ´方向及びＹ方向の同時２軸方向に移動させるため、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の同時３軸方向に移動させる場合に比べて、高精度に加工することができ、かつ移動制御を容易に行うことができる。また、ガイド面２１ａが切削工具Ｔに作用する背分力Ｆ２の向きと直交するため、背分力Ｆ２をガイド面２１ａによって適切に受けることが可能となる。このため、切削加工中に、切削工具Ｔが背分力Ｆ２を受けて傾くことが抑制され、傾斜面Ｗａを高精度に加工することができる。
　傾斜面Ｗａの切削を行った後、図５（Ｂ）に示すように、計測部１４０を用いて、傾斜面Ｗａの傾斜角度を測定する。計測部１４０は、基部１４１と、２本のプローブ１４２及び１４３とを有する。２本のプローブ１４２及び１４３は、基部１４１から軸線ＡＸと平行な方向に突出して設けられる。プローブ１４２及び１４３は、間隔Ｄを空けて配置される。
　傾斜面Ｗａの傾斜角度を測定する場合、プローブ１４２及び１４３を基準位置からそれぞれ突出させ、各プローブ１４２及び１４３の先端を傾斜面Ｗａに当接させる。このとき、プローブ１４２の突出量をＰａとし、プローブ１４３の突出量をＰｂとし、Ｐａ＞Ｐｂとすると、（Ｐａ－Ｐｂ）／Ｄの値を求めることにより、傾斜面Ｗａの傾斜角度を算出可能である。なお、計測部１４０は、傾斜面Ｗａに接触して傾斜角度を測定するが、これに限定されない。例えば、光学式のセンサ等により非接触で傾斜面Ｗａの傾斜角度を測定してもよい。
　計測部１４０の測定結果に基づいて、傾斜面Ｗａの傾斜角度が所望の傾斜角度となっている場合には、ワークＷの切削加工を終了する。一方、傾斜面Ｗａの傾斜角度（軸線ＡＸに対する角度）が所望の値に対してずれている場合、刃先Ｔａの傾きを変更させて再度ワークＷの切削加工を行う。この場合、図６（Ａ）に示すように、計測部１４０の測定結果に応じて、刃物台１２０の回転位置を調整する。例えば、測定結果が所望の傾斜角度よりも大きく、切削量が足りないと判断される場合には、回転テーブル駆動部Ｍ４を駆動して回転テーブル１３７を－θＹ方向に回転させる。
　これにより、切削工具Ｔの刃先Ｔａは、傾斜面Ｗａに対してより深く切削可能となるように傾きが調整される。このように、計測部１４０の測定結果を用いることにより、傾斜面Ｗａが所望の傾斜角度に形成されたか否かを容易に確認でき、測定結果に基づいて回転テーブル１３７の回転位置を調整することができる。なお、計測部１４０による傾斜面Ｗａの計測、及び回転テーブル１３７の回転などは、不図示の制御部によって制御されてもよく、また、作業者がマニュアル操作によって行ってもよい。
　刃先Ｔａの傾きを調整した後、再度傾斜面Ｗａの切削を行う。なお、回転テーブル１３７が回転しているため、Ｘ´方向及びＺ´方向はそれぞれ回転テーブル１３７の回転量θＹだけ傾いている。以下の説明では、回転量θＹ傾いたＸ´方向をＸ´＋θＹ方向と呼び、θＹ傾いたＺ´方向をＺ´＋θＹ方向と呼ぶ。図６（Ｂ）に示すように、切削工具ＴのＸ´＋θＹ方向の位置を調整した後、切削工具Ｔを、Ｚ´方向ガイド１３３に沿ったＺ´＋θＹ方向と、Ｙ方向とを合成した移動方向Ｒ３に移動させ、傾斜面Ｗａを切削する。これにより、傾斜面Ｗａの傾きは、１回目の切削後の傾き（図６（Ｂ）の破線部分）に対してより深く切削された状態となる。また、この場合においても、ガイド面２１ａが切削工具Ｔに作用する背分力Ｆ２の方向と直交するため、背分力Ｆ２をガイド面２１ａにより適切に受けることが可能となる。このため、切削加工中に、切削工具Ｔが背分力Ｆ２を受けて傾くことが抑制され、高精度に加工することができる。
　その後、計測部１４０を用いて、傾斜面Ｗａの傾斜角度を再度測定し、傾斜面Ｗａの傾斜角度が所望の傾斜角度となっている場合には、ワークＷの切削加工を終了する。また、傾斜面Ｗａの傾斜角度が所望の傾斜角度に対してずれている場合、上記と同様に、刃先Ｔａの傾きを変更させて再度傾斜面Ｗａの切削加工を繰り返して行う。
　このように、第２実施形態によれば、回転テーブル１３７を回転させることにより、切削工具Ｔの刃先Ｔａの方向を傾斜面Ｗａの方向に容易に合わせることができる。また、回転テーブル１３７を回転した場合であっても、切削工具Ｔに作用する背分力Ｆ２をガイド面２１ａで適切に受けることにより、切削加工中に切削工具Ｔが背分力Ｆ２を受けて傾くことを抑制でき、ワークＷの傾斜面Ｗａを高精度に加工できる。また、計測部１４０により傾斜角度を測定するので、所望の傾斜角度を有する傾斜面Ｗａを確実に形成できる。
　また、第２実施形態において、計測部１４０による傾斜面Ｗａの測定結果が所望の角度であった場合、回転テーブル１３７を回転させずに再度切削加工を行ってもよい。この場合、先の切削加工を荒加工とし、次の切削加工を仕上げ加工として、切削工具Ｔの移動速度を変更してもよい。また、計測部１４０を設置するか否かは任意であり、計測部１４０が無くてもよい。
　＜第３実施形態＞　
　第３実施形態に係る工作機械３００について説明する。なお、第３実施形態において、上記した第１及び第２実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。図７は、第３実施形態に係る工作機械３００の一例を示す図である。工作機械３００は、第１及び第２実施形態と同様に、傾斜面Ｗａを有するワークＷを切削する旋盤であり、図７では旋盤の要部を示している。
　上記した第２実施形態では、回転テーブル１３７により切削工具Ｔ（刃物台１２０）をθＹ方向に回転させる構成を例に挙げて説明したが、第３実施形態では、主軸１０をθＹ方向（θＹ軸周り）に回転させることで刃先Ｔａの方向を傾斜面Ｗａの方向に合わせている。なお、図７における座標系は、図４～図６に示す座標系に対応している。
　工作機械３００は、主軸１０と、刃物台１２０と、移動装置２３０と、Ｙ軸周り回転駆動部２１２と、を備えている。主軸１０は、上記した実施形態と同様に、ワークＷを保持して主軸回転駆動部１２により軸線ＡＸ周りに回転する。また、主軸１０は、Ｙ軸に平行な軸線ＡＸ２を中心としてθＹ方向（θＹ軸周り）に回転可能に設けられる。主軸１０は、Ｙ軸周り回転駆動部２１２を駆動することにより軸線ＡＸ２を中心としてθＹ方向（θＹ軸周り）に回転し、これによりワークＷをθＹ方向に回転させる。Ｙ軸周り回転駆動部２１２は、例えばモータと、当該モータの回転をθＹ方向の回転として主軸１０に伝達する伝達系とを有する。
　移動装置２３０は、回転テーブル１３７（図４参照）が設けられない点を除いては、第２実施形態の移動装置１３０と同一の構成を有する。Ｘ´方向ガイド１３１は、例えば、工作機械３００の外郭を形成する不図示のフレームに設けられている。従って、移動装置２３０は、刃物台１２０（切削工具Ｔ）を、Ｘ´方向及びＺ´方向に移動させる。
　工作機械３００の動作は、第２実施形態とほぼ同様である。先ず、ワークＷを主軸１０に保持させた後、主軸回転駆動部１２によりワークＷを主軸周り（軸線ＡＸ周り）に回転させる。続いて、切削工具ＴのＸ方向の位置が調整される。この調整では、切削工具Ｔの刃先ＴａがワークＷの傾斜面Ｗａに対応するように、Ｙ軸周り回転駆動部２１２を駆動してワークＷをθＹ方向に移動させる。なお、刃先ＴａのＸ´方向の位置を決めて、ワークＷに対する切削量を規定する点は第２実施形態と同様である。
　続いて、Ｚ´方向駆動部Ｍ６及びＹ方向駆動部Ｍ３を駆動して、切削工具Ｔを移動させて傾斜面Ｗａを切削する。第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、切削工具ＴをＺ´方向及びＹ方向の同時２軸方向に移動させるため、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向の同時３軸方向に移動させる場合に比べて、高精度に加工することができ、かつ移動制御を容易に行うことができる。また、切削工具Ｔに作用する背分力Ｆ２をガイド面２１ａによって適切に受けるため、切削加工中に、切削工具Ｔが背分力Ｆ２を受けて傾くことが抑制され、傾斜面Ｗａを高精度に加工できる点も第２実施形態と同様である。
　なお、図７で図示しないが、図５（Ｂ）に示す計測部１４０を配置し、切削後の傾斜面Ｗａの傾斜角度を測定してもよい。この場合、計測部１４０による測定結果に基づいて、Ｙ軸周り回転駆動部２１２を駆動してワークＷをさらにθＹ方向（θＹ軸周り）に回転させ、再度傾斜面Ｗａの切削加工を行ってもよい。
　このように、第３実施形態によれば、主軸１０をθＹ方向に回転させることにより、切削工具Ｔ（刃物台１２０）をθＹ方向に回転することなく、刃先Ｔａの方向を傾斜面Ｗａの方向に容易に合わせることができる。また、主軸１０をθＹ方向に回転した場合であっても、切削工具Ｔに作用する背分力Ｆ２をガイド面２１ａで適切に受けることにより、切削加工中に切削工具Ｔが背分力Ｆ２を受けて傾くことを抑制でき、ワークＷの傾斜面Ｗａを高精度に加工できる。
　以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、上記した実施形態を組み合わせてもよい。例えば、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせてもよい。この場合、回転テーブル１３７のθＹ方向（θＹ軸周り）の回転による切削工具Ｔの位置と、主軸１０のθＹ方向（θＹ軸周り）の回転によるワークＷ（傾斜面Ｗａ）の位置との双方に基づいて、傾斜面Ｗａに対する刃先Ｔａの切込み量及び移動方向などが設定される。
　また、上記した第２実施形態及び第３実施形態では、ＹＺ´面を水平面としているが、これに限定されず、例えば、主軸１０の軸線ＡＸが水平面に含まれるように、工作機械２００、３００の配置が変更されてもよい。この場合、刃物台１２０が傾いた状態で工作機械２００、３００に配置される。
　また、上記した各実施形態では、刃物台２０、１２０に１つの切削工具Ｔが保持される構成を示しているが、これに限定されない。図８は、刃物台の他の例を示す図である。図８に示すように、刃物台としてタレット３２０が使用されてもよい。タレット３２０は、Ｙ方向から見て例えば六角形状に形成され、不図示の回転駆動装置の駆動により軸部３５０を中心として回転可能である。また、タレット３２０外周の各平面部には切削工具Ｔ等を保持するための保持部３６０がそれぞれ設けられている。これら保持部３６０の全部または一部には切削工具Ｔ１が保持される。従って、タレット３２０を回転させることにより、所望の切削工具Ｔ又はＴ１がワークＷに対して選択可能となる。なお、切削工具Ｔ１としては、例えばバイト等の他、ドリルまたはエンドミル等の回転工具であってもよい。ドリル等の回転工具は、タレット３２０または保持部３６０に収容された小型モータの駆動源により回転駆動させてもよい。
　また、上記した各実施形態では、ワークＷの切削を行う際、切削工具Ｔ１の刃先Ｔａを小径部Ｗｂから大径部Ｗｃへ向けて加工しているが（図３参照）、これとは逆に、刃先Ｔａを大径部Ｗｃから小径部Ｗｂへ向けて切削を行ってもよい。
　また、上記した実施形態では、ワークＷに対して切削工具Ｔが移動しながら切削加工を行っているが、これに限定されない。例えば、切削工具Ｔに対してワークＷ（主軸１０）が移動しながら切削加工を行ってもよいし、また、切削工具Ｔ及びワークＷの双方が移動しながら切削加工を行ってもよい。また、法令で許容される限りにおいて、日本特許出願である特願２０１５－２４９３９６、及び本明細書で引用した全ての文献、の内容を援用して本文の記載の一部とする。
　Ｗ・・・ワーク
　Ｗａ・・・傾斜面
　Ｔ、Ｔ１・・・切削工具
　Ｔａ・・・刃先
　Ｆ１・・・送り分力
　Ｆ２・・・背分力
　Ｓ１・・・接平面
　Ｓ２・・・面
　α、β・・・角度
　Ｒ、Ｒ２、Ｒ３・・・移動方向
　ＡＸ、ＡＸ１、ＡＸ２・・・軸線
　Ｍ１・・・Ｚ方向駆動部
　Ｍ２・・・Ｘ方向駆動部
　Ｍ３・・・Ｙ方向駆動部
　Ｍ４・・・回転テーブル駆動部
　Ｍ５・・・Ｘ´方向駆動部
　Ｍ６・・・Ｚ´方向駆動部
　１０・・・主軸
　１２・・・主軸回転駆動部
　２０、１２０・・・刃物台
　２１・・・ガイド基部
　２１ａ・・・ガイド面
　２２・・・保持部
　３０、１３０、２３０・・・移動装置
　３５・・・Ｙ方向ガイド
　３６、１３６・・・Ｙ方向移動体
　１００、２００、３００・・・工作機械
　１３７・・・回転テーブル
　１４０・・・計測部
　２１２・・・Ｙ軸周り回転駆動部
　３２０・・・タレット（刃物台）

Claims (10)

  1. 　傾斜面を有するワークを切削する工作機械であって、
    　前記ワークを保持して回転する主軸と、
    　前記ワークの傾斜面を切削する切削工具を保持する刃物台と、
    　前記主軸の軸線に平行なＺ方向と、前記Ｚ方向に直交しかつ前記ワークに対する切削量を規定するＸ方向とのいずれにも直交するＹ方向を少なくとも含む方向に、前記ワークと前記切削工具とを相対的に移動させる移動装置と、を備え、
    　前記移動装置は、前記切削工具の前記Ｙ方向への移動を案内するＹ方向ガイドを前記刃物台に有し、
    　前記Ｙ方向ガイドは、前記傾斜面を前記切削工具で切削する際の背分力の方向と直交する面に沿ったガイド面を有する、工作機械。
  2. 　前記ガイド面は、前記ワークの傾斜面のうち前記切削工具が接触する直線部分における接平面に平行である、請求項１に記載の工作機械。
  3. 　前記切削工具は、刃先の方向が前記ガイド面と平行となるように、前記Ｙ方向ガイドに沿って移動するＹ方向移動体に取り付けられる、請求項１または請求項２に記載の工作機械。
  4. 　前記ガイド面は、前記Ｙ方向及び前記Ｚ方向に平行なＹＺ平面に対して、前記Ｙ方向に平行な軸線周りに傾いている、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の工作機械。
  5. 　傾斜面を有するワークを切削する工作機械であって、
    　前記ワークを保持して回転する主軸と、
    　前記ワークを切削する切削工具を保持する刃物台と、
    　前記主軸の軸線に平行なＺ方向と、前記Ｚ方向に直交しかつ前記ワークに対する切削量を規定するＸ方向とのいずれにも直交するＹ方向を少なくとも含む方向に、前記ワークと前記切削工具とを相対的に移動させる移動装置と、を備え、
    　前記移動装置は、前記切削工具の前記Ｙ方向への移動を案内するＹ方向ガイドを前記刃物台に有し、
    　前記主軸及び前記刃物台の少なくとも一方は、前記Ｙ方向ガイドに備えるガイド面が、前記傾斜面を前記切削工具で切削する際の背分力の方向と直交するように、前記Ｙ方向に平行な軸線周りに回転可能である、工作機械。
  6. 　前記ワークの傾斜面の傾斜角度を計測する計測部を備える、請求項５に記載の工作機械。
  7. 　前記刃物台は、複数の前記切削工具を保持し、かつ、いずれかの前記切削工具に切り替え可能なタレットである、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の工作機械。
  8. 　前記刃物台は、前記切削工具の刃先の方向を、前記Ｘ方向及び前記Ｙ方向から見てそれぞれ前記Ｚ方向に対して傾けた状態で前記ワークの傾斜面に対応させて保持する、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の工作機械。
  9. 　傾斜面を有するワークを切削する方法であって、
    　前記ワークを主軸に保持して主軸周りに回転させることと、
    　刃物台に保持した切削工具を前記ワークの傾斜面に対応させることと
    　前記切削工具を、前記主軸の軸線に平行なＺ方向と、前記Ｚ方向に直交しかつ前記ワークに対する切削量を規定するＸ方向とのいずれにも直交するＹ方向を少なくとも含む移動方向に、前記ワークに対して相対的に移動させて前記傾斜面を切削することと、を有し、
    　前記主軸及び前記刃物台の少なくとも一方を前記Ｙ方向に平行な軸線周りに回転させることにより、前記切削工具を前記ワークの傾斜面に対応させることを含む、切削方法。
  10. 　前記傾斜面の切削を行った後、前記傾斜面の傾斜角度を測定することと、
    　測定結果に応じて、前記主軸及び前記刃物台の少なくとも一方における回転位置を調整することと、
    　前記調整後に前記切削工具により前記傾斜面を切削することと、を含む、請求項９に記載の切削方法。
PCT/JP2016/083769 2015-12-22 2016-11-15 工作機械及び切削方法 WO2017110307A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/064,532 US20190001417A1 (en) 2015-12-22 2016-11-15 Machine tool and cutting method
JP2017557794A JP6638736B2 (ja) 2015-12-22 2016-11-15 工作機械及び切削方法
EP16878203.5A EP3395483A4 (en) 2015-12-22 2016-11-15 TOOL MACHINE AND CUTTING PROCESS

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015-249396 2015-12-22
JP2015249396 2015-12-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017110307A1 true WO2017110307A1 (ja) 2017-06-29

Family

ID=59089360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/083769 WO2017110307A1 (ja) 2015-12-22 2016-11-15 工作機械及び切削方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190001417A1 (ja)
EP (1) EP3395483A4 (ja)
JP (1) JP6638736B2 (ja)
WO (1) WO2017110307A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109719314A (zh) * 2019-01-11 2019-05-07 深圳大学 一种车削加工中刀具的对准方法、车削装置
JP2019111601A (ja) * 2017-12-22 2019-07-11 村田機械株式会社 工作機械
JP2020069542A (ja) * 2018-10-29 2020-05-07 村田機械株式会社 工作機械
CN114555268A (zh) * 2019-10-23 2022-05-27 山特维克科洛曼特公司 用于可转位转塔的刀夹以及切断和切槽刀具以及该刀夹以及切断和切槽刀具的加工方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5652602U (ja) * 1979-09-26 1981-05-09
US4719829A (en) * 1982-02-16 1988-01-19 Gus Sevastakis Method and apparatus for forming matching tapered surfaces on interfitting male and female parts
WO2015079836A1 (ja) * 2013-11-29 2015-06-04 村田機械株式会社 工作機械及び切削方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04240052A (ja) * 1991-01-23 1992-08-27 Murata Mach Ltd Ｎｃ旋盤の形状測定方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5652602U (ja) * 1979-09-26 1981-05-09
US4719829A (en) * 1982-02-16 1988-01-19 Gus Sevastakis Method and apparatus for forming matching tapered surfaces on interfitting male and female parts
WO2015079836A1 (ja) * 2013-11-29 2015-06-04 村田機械株式会社 工作機械及び切削方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3395483A4 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019111601A (ja) * 2017-12-22 2019-07-11 村田機械株式会社 工作機械
JP7056138B2 (ja) 2017-12-22 2022-04-19 村田機械株式会社 工作機械
JP2020069542A (ja) * 2018-10-29 2020-05-07 村田機械株式会社 工作機械
JP7192395B2 (ja) 2018-10-29 2022-12-20 村田機械株式会社 工作機械
CN109719314A (zh) * 2019-01-11 2019-05-07 深圳大学 一种车削加工中刀具的对准方法、车削装置
CN114555268A (zh) * 2019-10-23 2022-05-27 山特维克科洛曼特公司 用于可转位转塔的刀夹以及切断和切槽刀具以及该刀夹以及切断和切槽刀具的加工方法
CN114555268B (zh) * 2019-10-23 2024-03-22 山特维克科洛曼特公司 用于可转位转塔的刀夹以及切断和切槽刀具以及该刀夹以及切断和切槽刀具的加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3395483A1 (en) 2018-10-31
JPWO2017110307A1 (ja) 2018-09-20
US20190001417A1 (en) 2019-01-03
EP3395483A4 (en) 2019-08-28
JP6638736B2 (ja) 2020-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4261563B2 (ja) 加工原点設定方法及びその方法を実施するための工作機械
WO2017110307A1 (ja) 工作機械及び切削方法
EP1201347A2 (en) Compound machining apparatus and friction stir welding method
WO2015079836A1 (ja) 工作機械及び切削方法
JP6217856B2 (ja) 工作機械及び加工方法
TW201016358A (en) Method and apparatus for machining V grooves
JP2010017801A (ja) 切削加工方法及び切削加工装置
WO2015129567A1 (ja) 工作機械
JP4572133B2 (ja) 中空ワークの内面加工装置
TWI555606B (zh) 工作機械
JP7056138B2 (ja) 工作機械
JP2001018101A (ja) 主軸移動型自動旋盤、そのための支持ユニットそして位置決め治具
KR20190045210A (ko) 피공작물의 회전 대칭 표면을 기계 가공하는 기계 가공 방법 및 선삭 장치
WO2018016226A1 (ja) 切削工具支持装置及び工作機械
JP4048356B2 (ja) 歯車を加工可能なマシニングセンタ及び歯車の加工方法
JP6551521B2 (ja) 工作機械及び切削方法
JP5220367B2 (ja) 精密ロール旋盤およびロール微細加工方法
JP2007054930A (ja) 工具の位置決め方法及び装置
JP5266020B2 (ja) 工作機械及び工作機械における誤差補正方法
JP2020082278A (ja) 工作機械及び切削方法
JP2007075937A (ja) 旋盤における主軸交叉内周の加工方法
JP2013006224A (ja) 工作機械
JP7058103B2 (ja) ワークの端面切削加工方法
JP2001162426A (ja) 曲面切削装置及び曲面切削方法
JP2016221641A (ja) 切削装置及び切削方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16878203

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017557794

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016878203

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016878203

Country of ref document: EP

Effective date: 20180723