JP4704548B2

JP4704548B2 - Cutting machine

Info

Publication number: JP4704548B2
Application number: JP2000222760A
Authority: JP
Inventors: 武樹白井; チャンドラシェカルシャルマ
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 2000-07-24
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2020-07-24
Also published as: JP2001096434A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器を構成する小型部品の金型等の加工に適した切削加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、金型の切削や研削加工には縦型のフライス盤が使用されている。典型的な縦型のフライス盤は、水平に載置されてＸ軸方向（左右方向）及びＹ軸方向（前後方向）に移動可能なテーブルと、そのテーブルの上方に配置されてＺ軸方向（鉛直方向）の中心線の周りに回転駆動される主軸とを有しており、主軸又はテーブルがＺ軸方向に駆動される。主軸には種々の工具が取り付け可能であるが、金型の切削加工では主として直径２ｍｍ〜１０ｍｍ程度のエンドミルが使用されている。
【０００３】
上記の縦型のフライス盤では、ワークを加工する際に大きくて重いテーブルが前後左右に駆動されて比較的大きな慣性が生じる。テーブルの駆動方向はワークに対する工具の送り方向に一致しているため、慣性に対して適切な対策を講じておかないとテーブルの送り誤差が生じて加工精度が悪化する。そこで、従来のフライス盤では、慣性に対して十分な剛性を機械各部に与えたり、慣性を緩和するようブレーキ機構を設けたり、テーブルの送り過ぎが生じないようにその駆動シーケンス（プログラム）を調整する等の配慮をしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機械各部の剛性を高めると各部品がより一層に大きく重くなり、装置の設置スペースが増加し、コストも上昇する。ソフトウエアで対策する場合も手間がかかり、コストが上昇する。
【０００５】
近年、パーソナルコンピュータや携帯電話等の情報・通信機器等の普及により、それらのケースの成型に使用する金型は著しく小さくなっており、その切削は軽切削の範疇に属するものが大半である。一例として、この種の用途に使用される金型素材の寸法は、長さ及び幅がそれぞれ３００ｍｍ、高さが２００ｍｍ程度である。このような小型のワークを切削するためには従来の縦型フライス盤は大き過ぎ、設備面で無駄がある。
【０００６】
そこで、本発明は、電子機器部品の金型の切削に好適な切削加工機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００８】
請求項１の発明は、本体（２）と、前記本体に支持されてワーク（Ｗ）が搭載可能なテーブル（３）と、軸線方向と直交する面に沿って送り方向が設定された工具（１００）が装着可能かつ該工具をその軸線回りに回転駆動可能な主軸ユニット（５）と、前記主軸ユニットを前記送り方向に案内かつ駆動する第１の案内駆動機構（６）と、前記テーブル又は前記主軸ユニットを前記工具の軸線方向に案内かつ駆動する第２の案内駆動機構（４）とを備え、前記第１の案内駆動機構（６）は、所定方向に動作可能な一対の直線案内駆動装置（４２Ａ，４２Ｂ）をそれらの動作方向が前記工具（１００）の軸線方向と直交する面内で互いに直交するように組み合わせた構成を有しており、各直線案内駆動装置は、前記動作方向に延びる軌道部材（４４）と、それら軌道部材に案内されて前記動作方向に移動可能な可動体（５１）と、前記可動体にねじ込まれて該可動体を前記動作方向に駆動可能なねじ軸（５０）と、そのねじ軸を回転駆動する駆動源（４７）とを有し、前記軌道部材は一対の縦壁部（４９，４９）とそれらを結ぶ連結部（４８）とを有し、前記可動体が前記一対の縦壁部の間に配置され、前記一対の直線案内駆動装置（４２Ａ，４２Ｂ）のそれぞれの軌道部材（４４）は、所定の案内装置（６０，６１）により他の直線案内駆動装置の軌道部材の長手方向に移動可能に支持され、各直線案内駆動装置の可動体（５１，５１）と前記主軸ユニット（５）とが一体に移動可能に連結され、前記可動体（５１）の両側面及び前記一対の縦壁部（４９，４９）の内側面のそれぞれには、互いに対向する転動体転走面（５１ａ，４９ａ）が前記ねじ軸（５０）の垂直中心線（Ｖ）及び水平中心線（Ｈ）に関してそれぞれ対称となるように複数組設けられ、前記可動体は各組の転動体転走面同士の間に介在された転動体（５３）により前記軌道部材（４４）に対して転がり案内されている切削加工機（１）により、上述した課題を解決する。
【０００９】
この発明によれば、大きくて重量が嵩むテーブルを工具の送り方向に駆動する必要がないので、ワークに対する工具の送りに伴って発生する慣性が小さくなる。このため、切削加工機の各部に要求される剛性が小さくて足り、各部品が小型軽量化される。従って、切削加工機の設置スペースが減少して小型部品の加工に適した無駄のない加工機を提供できる。また、この発明によれば、可動体が一対の縦壁部に挟まれた状態で案内されるので、一本の軌道部材を外側から囲むように可動体を設ける場合と比較して軌道部材の断面係数を大きくしてその剛性を高めることができる。従って、可動体を主軸ユニットと連結することにより、工具を円滑かつ正確に送り方向に駆動して高精度で加工が行える。さらに、この発明によれば、いずれか一方の直線案内駆動装置の可動体を駆動すると、主軸ユニットと他方の直線案内駆動装置が一体的に駆動される。このため、主軸ユニットの軸線方向からみたときに、各直線案内駆動装置のねじ軸の軸線が交わる点と工具の軸線とを常に一致させることができる。従って、ねじ軸から伝えられる送り力によって主軸ユニットに曲げモーメントが作用するおそれがなく、工具をさらに円滑かつ正確に送って加工精度を高めることができる。
【００１３】
この発明によれば、ねじ軸から可動体の中心に送り力が作用し、その送り力の作用点に対して対称な位置で可動体が案内されるので、ねじ軸からの送り力によって可動体に曲げモーメントが作用するおそれがない。このため、可動体と主軸ユニットとを連結して工具をさらに円滑かつ正確に駆動することができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の切削加工機において、前記主軸ユニット（５）に設けられた回転部材（７５）が、当該主軸ユニットの外部から供給される流体圧によって回転駆動されることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、主軸ユニットにモータ等の駆動源を設置する必要がないので、主軸ユニットが顕著に小型軽量化され、工具の送り時に発生する慣性を最小限に抑えることができる。また、流体圧による駆動方式によれば工具を高速で回転駆動できるので切削抵抗が小さくなり、その結果、切削加工機の各部に要求される剛性がさらに小さくなり、さらなる小型軽量化を達成できる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の切削加工機において、前記本体（２）は四隅に配置された柱部材（１１…１１）を水平方向の梁（１２，１３）にて連結したフレーム構造を有し、前記柱部材の中間部には前記テーブル（３）を支持するためのテーブル支持部材（１５）が取り付けられ、前記テーブルは前記テーブル支持部材の上方に配置され、前記柱部材の上端には前記第１の案内駆動機構（６）が装着され、前記主軸ユニット（５）は前記第１の案内駆動機構から前記テーブルに向かって吊り下げられていることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、フレーム構造の本体内にテーブルが納められ、その上方に第１の案内駆動機構が配置されてそこから主軸ユニットが吊り下げられているので、切削加工機の主要部品を本体内にコンパクトに集約して切削加工機の搬出入に要する手間や設置スペースの削減を図ることができる。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の切削加工機において、前記本体（２）は、複数の柱部材（１１Ｂ）と、各柱部材の端部に配置される枠板（１６）と、各柱部材間に配置される壁板（２０１〜２０４）とを相互に溶接した構造を有していることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、本体の少なくとも一部が、柱部材と枠板とを組み合わせた骨組み構造と、その骨組み構造の各面を覆う壁板とがそれぞれ溶接により一体化されたモノコック構造体（２Ｂ）として構成されて高い剛性が確保される。従って、金型等の加工を高精度に行うことができる。
【００２２】
請求項５の発明は、請求項４の切削加工機において、前記枠板（１６）が前記柱部材（１１Ｂ）の上端に溶接され、前記枠板に前記第１の案内駆動機構（６）が取り付けられ、前記主軸ユニット（５）は前記第１の案内駆動機構から前記テーブル（３）に向かって吊り下げられていることを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、剛性の高いモノコック構造体を構成する枠板から主軸ユニットを吊り下げるので、加工時の切削反力による主軸ユニットの変位を抑えて高精度な加工を行える。
【００２４】
請求項６の発明は、請求項４又は５に記載の切削加工機において、前記枠板（１６）の下方にテーブル支持部材（１５）が配置され、該テーブル支持部材は前記柱部材（１１Ｂ）と溶接され、前記テーブル（３）は前記テーブル支持部材に支持されていることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、テーブル支持部材をモノコック構造体に取り込んで、主軸ユニットとテーブルとの切削反力による相対変位を抑え、高精度な加工を行える。
【００２６】
請求項７の発明は、請求項６に記載の切削加工機において、前記テーブル支持部材（１５）が前記柱部材（１１Ｂ）の下端に溶接されていることを特徴とする。これにより、各柱部材の上下端が枠板及びテーブル支持部材によって相互に連結され、主軸ユニットとテーブルとを強固な箱形のモノコック構造体で支持することができる。
【００２７】
請求項８の発明は、請求項４〜７のいずれかに記載の切削加工機において、前記柱部材（１１Ｂ）が前記本体の四隅に配置されていることを特徴とする。このようにすれば、柱部材と枠板とによって直方体、又は立方体状の骨組み構造を形成でき、その各側面に壁板を溶接することで強固なモノコック構造体を構成することができる。
【００２８】
請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の切削加工機において、前記第２の案内駆動機構（４）には、前記テーブル（３）を前記工具（１００）の軸線方向に案内する直線案内装置（２１）と、その直線案内装置の可動部（２１ａ）を介して前記テーブルを前記工具の軸線方向に駆動する駆動装置（２２）とが設けられ、前記直線案内装置は、互いに同軸に組み合わされる一対のスプライン軸（２１０）及びスプラインナット（２２０）と、それらスプライン軸の外周とスプラインナットの内周とにそれぞれ設けられた多条の転走溝（２１１，２２１）間に介在された多数の転動体（２３０）とを備えるスプライン装置として構成され、前記スプライン軸及び前記スプラインナットがそれぞれの軸線を前記テーブルの案内方向に向けて配置されるとともに、前記スプライン軸又は前記スプラインナットのいずれか一方が前記直線案内装置の前記可動部として前記テーブルに連結され、他方が前記直線案内装置の固定部（２１ｂ）として前記本体（２）に連結されていることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、テーブルに対するモーメント負荷や周方向のねじり力がスプライン軸とスプラインナットの間に介在される多数の転動体により分散して負荷される。従って、曲げモーメントやねじり力に対して高い剛性が確保される。しかも、転走溝が多条に形成されているので、負荷の作用位置や作用方向の変化に対する変位量の変動を最小に抑えることができ、あらゆる方向に安定した精度で加工を行える。
【００３０】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の切削加工機において、前記スプライン軸（２１０）及び前記スプラインナット（２２０）の軸線の延長上に前記テーブル（３）の重心が位置していることを特徴とする。このような構成によれば、テーブルの自重に起因する曲げモーメントが直線案内装置に作用せず、テーブルを円滑かつ精密に案内することができる。
【００３１】
請求項１１の発明は、請求項９に記載の切削加工機において、前記スプライン軸（２１０）及び前記スプラインナット（２２０）の軸線の延長上に前記テーブルのワーク取付面（３ｂ）の中心が位置することを特徴とする。
【００３２】
一般の切削加工において、ワークはワーク取付面の中心に取り付けられることが普通であり、ワークの自重を加味すればテーブルの実質的な重心はワーク取付面の中心線上又はその近傍に位置するとみなして差し支えない場合が多い。従って、スプライン軸の軸線の延長上にワーク取付面の中心が位置していれば、加工時のテーブル側の重心をスプライン軸の軸線の延長上に実質的に位置させて、テーブルを円滑かつ精密に案内することができる。
【００３３】
請求項１２の発明は、請求項９〜１１のいずれかに記載の切削加工機において、前記スプライン軸（２１０）が中空円筒型に形成されて前記直線案内装置の前記可動部として前記テーブル（３）と連結され、前記駆動装置が送りねじ装置（２４）を具備し、前記送りねじ装置のねじ軸（２４ａ）が前記スプライン軸の内部に挿入され、その送りねじ装置のナット（２４ｂ）又はねじ軸が前記スプライン軸と連結されていることを特徴とする。
【００３４】
この発明によれば、スプライン軸を大径に形成してその剛性を高めつつ、その内部に送りねじ装置を収容して駆動装置及び直線案内装置をコンパクトにまとめることができる。また、送りねじ装置による送り力をスプライン軸に対してその内側から作用させることができるので、送り力の作用位置とスプライン軸の軸線とのずれを減少させるか又は解消し、当該ずれに起因する曲げモーメントの発生を最小限に抑えるか、又は解消することができる。
【００３５】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の切削加工機において、前記ねじ軸（２４ａ）が前記スプライン軸（２１０）の中心軸線上に配置されていることを特徴とする。このように配置すれば、送りねじ装置による送り力をスプライン軸の中心軸線上に作用させて前記曲げモーメントの発生を防止でき、テーブルを更に円滑かつ精密に案内できるようになる。
【００３６】
請求項１４の発明は、請求項９〜１３のいずれかに記載の切削加工機において、前記本体（２）内には前記テーブル（３）よりも下方に位置するようにして切り屑受け（３５）が設けられ、該切り屑受けには前記スプライン装置の可動部（２１０）を囲う隔壁（３５ｅ）が設けられ、前記テーブルには前記隔壁の外側に重なるようにしてスカート（３６）が取り付けられていることを特徴とする。
【００３７】
この発明によれば、テーブルの周囲に落下する切り屑のスプライン装置への侵入を防止することができる。
【００３８】
本発明の切削加工機の好ましい実施形態としては次の形態１〜３が考えられる。
【００３９】
（形態１）
本体（２）と、前記本体に支持され、上面（３ｂ）にワーク（Ｗ）が搭載可能なテーブル（３）と、工具（１００）をその軸線を中心として回転駆動可能な主軸ユニット（５）と、前記本体の上部に配置され、前記主軸ユニットをその回転軸線が上下方向と一致しかつ前記テーブルに向かって吊り下げられた状態で支持するとともに、該主軸ユニットを水平面内で案内かつ駆動する第１の案内駆動機構（６）と、前記テーブル（３）又は前記主軸ユニット（５）を上下方向に案内かつ駆動する第２の案内駆動機構（４）と、を備え、前記第１の案内駆動機構には、水平面内で互いに直交する方向にそれぞれ動作可能な一対の直線案内駆動装置（４２Ａ，４２Ｂ）が設けられ、各直線案内駆動装置には、それぞれの動作方向に延びる軌道部材（４４）と、それら軌道部材に案内されて前記動作方向に移動可能な可動体（５１）と、前記可動体にねじ込まれて該可動体を前記動作方向に駆動可能なねじ軸（５０）と、そのねじ軸を回転駆動する駆動源（４７）とが設けられ、各直線案内駆動装置の各軌道部材は、所定の案内装置（６０，６１）により各軌道部材による前記可動体の案内方向と直交する方向に移動可能な状態で前記本体の上部に取り付けられ、各直線案内駆動装置の各可動部と前記主軸ユニットとが、各ねじ軸の軸線が交差する位置上で相互に連結されていることを特徴とする切削加工機。
【００４０】
（形態２）
本体（２）と、前記本体に支持され、上面（３ｂ）にワーク（Ｗ）が搭載可能なテーブル（３）と、工具（１００）をその軸線を中心として回転駆動可能な主軸ユニット（５）と、前記本体の上部に配置され、前記主軸ユニットをその回転軸線が上下方向と一致しかつ前記テーブルに向かって吊り下げられた状態で支持するとともに、該主軸ユニットを水平面内で案内かつ駆動する第１の案内駆動機構（６）と、前記テーブル（３）を上下方向に案内かつ駆動する第２の案内駆動機構（４）と、を備え、前記第２の案内駆動機構には、前記テーブルを上下方向に案内する直線案内装置（２１）と、その直線案内装置の可動部（２１ａ）を介して前記テーブルを上下方向に駆動する駆動装置（２２）とが設けられ、前記直線案内装置は、互いに同軸に組み合わされる一対のスプライン軸（２１０）及びスプラインナット（２２０）と、それらスプライン軸の外周とスプラインナットの内周とにそれぞれ設けられた多条の転走溝（２１１，２２２）間に介在された多数の転動体（２３０）とを備えるスプライン装置として構成され、前記スプライン軸及び前記スプラインナットがそれぞれの軸線を上下方向に向けて配置されるとともに、前記スプライン軸又は前記スプラインナットのいずれか一方が前記直線案内装置の前記可動部として前記テーブルに連結され、他方が前記直線案内装置の固定部（２１ｂ）として前記本体に連結されていることを特徴とする切削加工機。
【００４１】
（形態３）
本体（２）と、前記本体に支持され、上面（３ｂ）にワーク（Ｗ）が搭載可能なテーブル（３）と、工具（１００）をその軸線を中心として回転駆動可能な主軸ユニット（５）と、前記本体の上部に配置され、前記主軸ユニットをその回転軸線が上下方向と一致しかつ前記テーブルに向かって吊り下げられた状態で支持するとともに、該主軸ユニットを水平面内で案内かつ駆動する第１の案内駆動機構（６）と、前記テーブル（３）を上下方向に案内かつ駆動する第２の案内駆動機構（４）と、を備え、前記第１の案内駆動機構には、水平面内で互いに直交する方向にそれぞれ動作可能な一対の直線案内駆動装置（４２Ａ，４２Ｂ）が設けられ、各直線案内駆動装置には、それぞれの動作方向に延びる軌道部材（４４）と、それら軌道部材に案内されて前記動作方向に移動可能な可動体（５１）と、前記可動体にねじ込まれて該可動体を前記動作方向に駆動可能なねじ軸（５０）と、そのねじ軸を回転駆動する駆動源（４７）とが設けられ、各直線案内駆動装置の各軌道部材は、所定の案内装置（６０，６１）により各軌道部材による前記可動体の案内方向と直交する方向に移動可能な状態で前記本体の上部に取り付けられ、各直線案内駆動装置の各可動部と前記主軸ユニットとが、各ねじ軸の軸線が交差する位置上で相互に連結され、前記第２の案内駆動機構には、前記テーブルを上下方向に案内する直線案内装置（２１）と、その直線案内装置の可動部（２１ａ）を介して前記テーブルを上下方向に駆動する駆動装置（２２）とが設けられ、前記直線案内装置は、互いに同軸に組み合わされる一対のスプライン軸（２１０）及びスプラインナット（２２０）と、それらスプライン軸の外周とスプラインナットの内周とにそれぞれ設けられた多条の転走溝（２１１，２２２）間に介在された多数の転動体（２３０）とを備えるスプライン装置として構成され、前記スプライン軸及び前記スプラインナットがそれぞれの軸線を上下方向に向けて配置されるとともに、前記スプライン軸又は前記スプラインナットのいずれか一方が前記直線案内装置の前記可動部として前記テーブルに連結され、他方が前記直線案内装置の固定部（２１ｂ）として前記本体に連結されていることを特徴とする切削加工機。
【００４２】
以上の形態１又は３において、第１の案内駆動機構の軌道部材（４４）は、一対の縦壁部（４９，４９）とそれらを結ぶ連結部（４８）とを有し、前記可動体（５１）が前記一対の縦壁部の間に配置されてもよい。さらに、前記可動体（５１）の両側面及び前記一対の縦壁部（４９，４９）の内側面のそれぞれには、互いに対向する転動体転走面（５１ａ，４９ａ）が前記ねじ軸（５０）の垂直中心線（Ｖ）及び水平中心線（Ｈ）に関してそれぞれ対称となるように複数組設けられ、前記可動体は各組の転動体転走面同士の間に介在された転動体（５３）により前記軌道部材（４４）に対して転がり案内されてもよい。
【００４３】
上記形態１〜３は、さらに上述した請求項５〜１１の特徴を備えてもよい。また、形態２及び３においては、さらに請求項１３〜１７の特徴を備えてもよい。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本発明が適用された切削加工機の主要部の構造を示し、図１は右側面、図２は正面図、図３は平面図、図４はテーブル部分の平面図である。これらの図から明らかなように、切削加工機１は、フレーム構造の本体２と、その本体２の中段に配置されたテーブル３と、テーブル３を上下方向に案内しかつ駆動するテーブル案内駆動機構４と、テーブル３の上方に配置された主軸ユニット５と、その主軸ユニット５を加工機１の前後左右方向に案内しかつ駆動する主軸案内駆動機構６とを有している。なお、図１の左右方向が切削加工機１の前後方向（Ｙ軸方向）に、図２の左右方向が切削加工機１の左右方向（Ｘ軸方向）にそれぞれ相当し、図１の左側が切削加工機１の前側である。図１及び図２の上下方向が主軸ユニット５の軸線方向（Ｚ軸方向）に相当する。
【００４５】
本体２は、底枠１０と、その底枠１０の四隅に固定された柱１１…１１と、柱１１の下端部及び中間部にそれぞれ連結された水平方向に延びる梁１２，１３と、梁１３の上面に配置された中間枠１４と、その中間枠１４の上面に取り付けられたテーブル支持板１５と、柱１１の上端に取り付けられた頂部枠１６とを有している。底枠１０は本体２の基礎となる部分であり、その下面の四隅にはキャスター付きのレベルジャッキ１７…１７が取り付けられている。
【００４６】
図４にも示したように、テーブル３は上方からみて正方形状に形成され、そのワーク取付面としての上面３ｂには互いに平行なＴ溝３ａ…３ａが形成されている。このテーブル３の大きさはワークＷ（図２参照）に応じて適宜定めてよいが、本発明の主たる目的である小型の電子機器部品の金型の切削に使用する場合には、テーブル３の一辺が３００ｍｍあれば十分である。
【００４７】
テーブル案内駆動機構４は、テーブル支持板１５のほぼ中央に取り付けられたハウジング２０と、そのハウジング２０に取り付けられた直線案内装置２１及び駆動装置２２とを有している。直線案内装置２１としては、周知のボールスプライン等を使用できる。直線案内装置２１の可動部（例えばスプライン軸やレール）２１ａの上端がテーブル３の下面と連結され、それによりテーブル３が上下方向に案内可能な状態で本体２に連結される。
【００４８】
駆動装置２２は、駆動源としての電動モータ２３と、ハウジング２０の内部に配置された送りねじ装置２４と、電動モータ２３の回転を送り用の送りねじ装置２４に伝達する伝達機構２５（図５及び図６参照）とを有している。送りねじ装置２４には例えばボールねじが使用される。送りねじ装置２４のねじ軸２４ａはその軸線の周りに回転自在かつ上下方向には移動不可能な状態でハウジング２０内に装着され、ナット２４ｂは直線案内装置２１の可動部２１ａと連結されてテーブル３と一体的に上下に移動可能である。
【００４９】
図５及び図６に示すように、伝達機構２５は、一対のウォーム軸２６及びウォームホイール２７を有している。ウォーム軸２６はその両端に装着されたアンギュラーコンタクトベアリング２８…２８を介してギアボックス２９に装着されて水平方向の軸線の周りに回転自在である。ウォーム軸２６の一端はカップリング３０を介して電動モータ２３の出力軸２３ａと連結されている。一方、ウォームホイール２７はねじ軸２４ａの軸端部の外周に装着され、不図示のキーによりねじ軸２４ａと一体的に回転可能である。これにより、電動モータ２３が起動されると、その出力軸２３ａの回転がウォーム軸２６及びウォームホイール２７によって減速されてねじ軸２４ａに伝達され、ねじ軸２４ａが回転する。このねじ軸２４ａの回転がナット２４ｂ（図２参照）の上下方向の運動に変換されてテーブル３が上下方向に駆動される。
【００５０】
図１、図２及び図４に示したように、テーブル支持板１５の上方には切り屑受け３５が取り付けられている。切り屑受け３５は鋼板を浅い皿状に板金加工して製造される。図１及び図４から明らかなように、切り屑受け３５の底面には、切削加工機１の後側から前側に向かって下り勾配が付けられた第１傾斜部３５ａと、切削加工機１の前側から後側に向かって下り勾配が付けられた第２傾斜部３５ｂと、両傾斜部３５ａ、３５ｂを結ぶ水平部３５ｃとが設けられている。従って、切り屑受け３５に落下した切り屑は両傾斜部３５ａ、３５ｂをすべり落ちて水平部３５ｃに集められる。これにより、切り屑を容易かつ効率よく回収できる。なお、切削加工機１の正面側から切り屑を回収できるように、水平部３５ｃはテーブル３よりも前側に寄せて設けられている。
【００５１】
切り屑受け３５の第１傾斜部３５ａには、テーブル案内駆動機構４のハウジング２０を納めるために抜き穴が設けられ、その抜き穴の全周にはテーブル３に向かって突出する隔壁３５ｅが設けられている。テーブル３の外周にはその全周に亘ってスカート３６が取り付けられ、そのスカート３６が隔壁３５ｅの外側に重なり合ってテーブル案内駆動機構４への切り屑の侵入が阻止される。
【００５２】
図１〜図３及び図７に示すように、主軸案内駆動機構６は、頂部枠１６上に固定される基台フレーム４０と、主軸ユニット５を支持するためのスライドヘッド４１と、そのスライドヘッド４１を前後方向に案内かつ駆動する第１の直線案内駆動装置４２Ａと、第１の直線案内駆動装置４２Ａの上方に重ね合わされ、スライドヘッド４１を左右方向に案内かつ駆動する第２の直線案内駆動装置４２Ｂとを有している。なお、図３は各案内駆動装置４２Ａ，４２Ｂとスライドヘッド４１との間に蛇腹状のカバー４３を取り付けた状態を示し、図７はそのカバー４３を取り外した状態を示している。直線案内駆動装置４２Ａ，４２Ｂは実質的に同一の構成を有しており、両者を区別する必要がないときは直線案内駆動装置４２と表記する。
【００５３】
図８及び図９は直線案内駆動装置４２の詳細を示しており、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は垂直断面図、図９は横断面図である。これらの図から明らかなように、直線案内駆動装置４２は直線状に延びるビーム４４と、そのビーム４４の内部に配置されたボールねじ装置４５と、そのボールねじ装置４５のねじ軸５０とカップリング４６を介して連結される駆動源としての電動モータ４７とを有している。ビーム４４は平板状の底部４８と、その底部４８の両側縁から上方に突出する一対の縦壁部４９，４９とを有しており、その断面形状はビーム４４を幅方向（図９の左右方向）に二等分する垂直中心線Ｖに関して対称である。ボールねじ装置４５のねじ軸５０は垂直中心線Ｖ上に配置されている。
【００５４】
ねじ軸５０はその両端部がベアリング５２ａ，５２ｂを介してビーム４４の端壁４４ａ及びベアリング受け４４ｂにそれぞれ取り付けられることにより、その軸線周りに回転可能かつ軸線方向には移動不可能な状態でビーム４４に支持されている。一方、ナット５１は垂直中心線Ｖ及びねじ軸５０の水平中心線Ｈの両者に関して対称な略矩形状の断面を有している。
【００５５】
ナット５１の両側面には転動体転走面５１ａ…５１ａが２本ずつ設けられ、ビーム４４の縦壁部４９には各転動体転走面５１ａと対向する転動体転走面４９ａ…４９ａが設けられている。転動体転走面４９ａ，５１ａはそれぞれねじ軸５０の軸線方向と平行に延びており、それら転動体転走面４９ａ，５１ａの組み合わせによってボール（転動体）５３の負荷転走路が形成される。転動体転走面４９ａ，５１ａは垂直中心線Ｖ及び水平中心線Ｈの両者に関して対称に設けられている。
【００５６】
また、ナット５１の内部には当該ナット５１を軸線方向に貫通する戻し孔５１ｂ…５１ｂが各転動体転走面５１ａに対応付けて設けられている。ナット５１の両端にはエンドキャップ５４，５４が装着され、各エンドキャップ５４とナット５１との対向面の間には、各転動体転走面４９ａ，５１ａの間に形成される負荷転走路の一端からボール５３をすくい上げて戻し孔５１ｂに導くとともに、戻し孔５１ｂから負荷転走路の他端へボール５３を導く方向転換路（不図示）が設けられる。各戻し孔５１ｂとその両端に連なる一対の方向転換路とによって無負荷転走路が形成され、それら無負荷転走路と負荷転走路とによって無限循環路が構成される。そして、各無限循環路に多数のボール５３が充填される。なお、ナット５１の両側縁にはボール５３の脱落を防止する保持器５５，５５が設けられる。
【００５７】
以上の構成によれば、電動モータ４７を起動してねじ軸５０を回転駆動すると、そのねじ軸５０と不図示のボールを介して噛み合っているナット５１がビーム４４の長手方向に駆動される。このとき、転動体転走面４９ａ，５１ａの間に挟まれたボール５３がナット５１の直進運動に伴って転動するため、ナット５１が円滑に案内される。このように、本実施形態で使用している直線案内駆動装置４２は、ビーム４４、ナット５１、エンドキャップ５２及びボール５３の組み合わせによって構成される直線案内装置と、ボールねじ装置４５と電動モータ４７とによって構成される駆動装置とを一体化したものであり、全体がコンパクトに構成される利点がある。しかも、ナット５１が直線案内装置の可動体として兼用され、その可動体の中心にねじ軸５０が配置されている、換言すればねじ軸５０を中心として転動体転走面４９ａ，５１ａが対称に配置されているため、ボールねじ装置４５を介して伝達される送り力によって直線案内装置の可動体（ナット５１）に曲げモーメントが発生せず、円滑かつ高精度の送りを実現できる。さらに、軌道部材としてのビーム４４が可動体としてのナット５１を外側から挟み込むいわゆるアウターレール構造であるため、軌道部材の剛性が高く、主軸ユニット５に加わる切削反力に対して十分な剛性を容易に確保できる。
【００５８】
図１〜図３及び図７に示したように、第１の直線案内駆動装置４２Ａのビーム４４は加工機１の前後方向と平行に配置され、その両端部は直線案内装置６０，６０を介して基台フレーム４０に取り付けられる。直線案内装置６０は加工機１の左右方向に延びる軌道部材としてのレール６０ａと、そのレール６０ａ上に多数の転動体（不図示）を介して取り付けられた可動体６０ｂとを有するものであり、可動体６０ｂ，６０ｂとビーム４４とが連結されることにより、直線案内駆動装置４２Ａは全体として加工機１の左右方向に移動可能に支持される。また、第２の直線案内駆動装置４２Ｂのビーム４４は加工機１の左右方向と平行に配置され、その両端部は直線案内装置６１，６１を介して基台フレーム４０に取り付けられる。直線案内装置６１は加工機１の前後方向に延びる軌道部材としてのレール６１ａと、そのレール６１ａ上に多数の転動体（不図示）を介して取り付けられた可動体６１ｂとを有するものであり、可動体６１ｂ，６１ｂとビーム４４とが連結されることにより、直線案内駆動装置４２Ｂは全体として加工機１の前後方向に移動可能に支持される。
【００５９】
さらに、各直線案内駆動装置４２Ａ，４２Ｂのナット５１,５１はそれぞれスライドヘッド４１と連結される。従って、第１の直線案内駆動装置４２Ａの電動モータ４７にてボールねじ装置４５のねじ軸５０を回転駆動すると、スライドヘッド４１が主軸ユニット５を伴って前後方向に駆動されるとともに、第２の直線案内駆動装置４２Ｂが全体として前後方向に駆動される。また、第２の直線案内駆動装置４２Ｂの電動モータ４７にてボールねじ装置４５のねじ軸５０を回転駆動すると、スライドヘッド４１が主軸ユニット５を伴って左右方向に駆動されるとともに、第１の直線案内駆動装置４２Ａが全体として左右方向に駆動される。このように、各装置４２Ａ，４２Ｂのモータ４７にて直接的にスライドヘッド４１を前後左右に駆動すると同時に、その送り方向と直交する方向に延びる直線案内駆動装置４２Ｂ又は４２Ａも同一方向に駆動するため、スライドヘッド４１の中心点は常に各装置４２Ａ，４２Ｂのねじ軸５０，５０の軸線が交わる位置に保持され、ボールねじ装置４５を介して伝達される送り力によってスライドヘッド４１に曲げモーメントが加わらない。これにより、スライドヘッド４１を円滑かつ正確に送ることができる。以上のような主軸案内駆動機構６としては、例えば本件出願人が販売するＤＫＲ形ＤＤステージを用いることができる。なお、スライドヘッド４１の送り速度は例えば１０ｍ／分に設定される。
【００６０】
図１及び図２に示すように、主軸ユニット５はスライドヘッド４１の下面プレート４１ａの中心に取付アダプタ６２を介して吊り下げ状態で固定される。主軸ユニット５は金型の高速切削に適合するよう例えば５００００r.p.mの高速で回転駆動する必要がある。しかも、工具１００を前後左右に送る際の慣性を低減するため、主軸ユニット５は小型軽量であることが望ましい。そこで、本実施形態では主軸ユニット５として圧縮空気を利用して回転運動を発生させるエアースピンドルを用いている。
【００６１】
図１０〜図１２は主軸ユニット５の詳細を示す断面図である。なお、図１０〜図１２は同一の主軸ユニット５を切断位置を変えて示したものである。これらの図に示すように、主軸ユニット５はアダプタ６２（図１参照）の下面に固定されるベース７０と、ベース７０の下面に取り付けられる略円筒状のタービン部カバー７１と、そのカバー７１の下面に取り付けられる略円筒状のハウジング７２と、それらカバー７１及びハウジング７２の内側に装着されるスラスト板７３及びステータ７４と、ステータ７４の内側に装着されるロータ７５と、そのロータ７５の上端部に取り付けられるタービン７６と、そのタービン７６とロータ７５とを連結するためのロックナット７７とを有している。ロータ７５は主軸として機能する部分であり、その下端の中心位置には工具１００を把持するためのコレット７８及び調整ねじ７９が取り付けられている。調整ねじ７９を回転操作するとコレット７８が半径方向に収縮又は拡大して工具１００の着脱が可能となる。
【００６２】
図１０に示したように、ベース７０にはロータ７５を駆動するための圧縮空気の導入路７０ａ及び排出路７０ｂが形成され、それらの端部には不図示の圧縮空気の供給装置又は排気装置と接続するための接続具８０，８１が取り付けられている。導入路７０ａの下端はベース７０の下面中央に設けられた旋回中心軸７０ｃまで延びており、そこには圧縮空気をロータ７５へ導くための水平方向に延びる第１連絡路７０ｄ…７０ｄが放射状に形成されている。ロータ７５には第１連絡路７０ｄと上下方向の位置を合わせて複数の第２連絡路７５ａ…７５ａが放射状に形成されている。それら第２連絡路７５ａから噴出した圧縮空気がタービン７６に吹き付けられてタービン７６に回転力が作用し、それによりタービン７６と連結されたロータ７５が回転駆動される。
【００６３】
図１１から明らかなように、ベース７０、カバー７１及びハウジング７２には、軸受け用の圧縮空気をステータ７４まで導くための導入路８２，８３が設けられ、それらの上端には不図示の圧縮空気の供給装置と接続するための接続具８４，８５がそれぞれ取り付けられている。導入路８２に導かれた圧縮空気はステータ７４の第１連絡路７４ａを介してステータ７４とスラスト板７３との間に導かれる。また、導入路８３に導かれた圧縮空気はステータ７４の第２連絡路７４ｂを介してステータ７４とロータ７５との間に導かれる。各連絡路７４ａ，７４ｂから排出される空気により、スラスト板７３とロータ７５の上端面及びステータ７４とロータ７５の外周面との間に空気の薄膜が形成され、それによりロータ７５がその軸線方向及び半径方向に回転自在に支持される。
【００６４】
図１２に示したように、ベース７０、カバー７１及びハウジング７２には所定の冷却剤をワークに向けて供給するための冷却剤供給路８６が設けられ、その上端には不図示の冷却剤供給装置と接続するための接続具８７が取り付けられている。冷却剤供給路８６の下端には、ハウジング７２の下面に開口するねじ孔８６ａが設けられる。このねじ孔８６ａには不図示のノズルが取付可能である。なお、図中の８８はベース７０を取付アダプタ６２に固定する不図示のボルトを装着するためのボルト取付孔、８９，９０はそれぞれベース７０，カバー７１及びハウジング７２を相互に連結するためのボルト及びナットである。図１３に示したように、取付アダプタ６２の下面にはベース７０を取り付けるためのねじ穴９１…９１が設けられるとともに、上述した各接続具８０，８１，８４，８５，８７をそれぞれ受け入れるための取付孔９２ａ〜９２ｅが設けられている。取付孔９２ａ〜９２ｅはスライドヘッド４１まで貫通して設けられ、それら取付孔９２ａ〜９２ｅに挿入される配管やホースを介して圧縮空気や冷却剤の供給装置と接続具８０，８１，８４，８５，８７とが接続される。
【００６５】
図１４（ａ）又は（ｂ）に示すように、工具１００は円柱状の工具本体１０１の先端外周部に切刃１０２…１０２及び切り屑排出溝１０３…１０３が形成されたいわゆるエンドミルである。なお、工具本体１０１の先端は、（ａ）に示すように半球状に丸められてもよいし、（ｂ）に示すように工具軸線と直交する平面状に形成されてもよい。工具本体１０１の直径は１〜２ｍｍ程度でよい。
【００６６】
以上のように構成された切削加工機１は、図１５に示すように外装としてのカバー７にて覆われる。カバー７は、テーブル３よりも下方の部分を覆うアンダーカバー７Ａと、テーブル３上の作業領域を覆うミドルカバー７Ｂと、主軸案内駆動機構６の部分を覆うトップカバー７Ｃとを有している。ミドルカバー７Ｂの正面にはドア８，８が取り付けられている。ドア８はその外側の端部を支点として前方に回転するいわゆる観音開き型であり、開閉操作用の取っ手８ａ，８ａ及び内部観察用の透明な窓板８ｂ，８ｂを有している。
【００６７】
以上のように構成された切削加工機１によれば、ワークＷをテーブル３上に固定し、主軸ユニット５により工具１００をその軸線回りに回転させながらテーブル案内駆動機構４によりテーブル３を上下方向に駆動して工具１００をワークＷに対して所定量切り込み、その状態で主軸案内駆動機構６により主軸ユニット５を前後左右方向に駆動することにより、ワークＷを所望の形状に切削することができる。そして、このような加工を行う場合、次のような利点がある。
【００６８】
まず、テーブル３を工具１００の送り方向（前後左右方向）に駆動していないので、工具１００の送りに伴って発生する慣性が小さく、その結果、切削加工機１の各部に要求される剛性が小さくて足り、各部品が小型軽量化される。これにより、切削加工機１の設置スペースが減少して小型部品の加工に適した無駄のない加工機を提供できる。特に、主軸ユニット５に使用したエアースピンドルは圧縮空気を動力源として、その圧縮空気の供給装置は主軸ユニット５から離して設置できるので、主軸ユニット５が顕著に小型軽量化され、工具１００の送り時に発生する慣性を最小限に抑えることができる。また、主軸ユニット５が高速で回転駆動されるので切削抵抗が小さくなり、その結果、切削加工機１の各部に要求される剛性がさらに小さくなり、さらなる小型軽量化が達成される。
【００６９】
また、上述したように、主軸案内駆動機構６では各直線案内駆動装置４２Ａ，４２Ｂにて直接的にスライドヘッド４１を駆動する構成が採用され、その結果、主軸ユニット５の軸線方向からみて、工具１００の中心が前後方向及び左右方向の送り力を発生するボールねじ４５の軸線同士が交わる点と常に一致しているため、工具１００の送り時に曲げモーメントが発生せず、円滑かつ正確に工具１００を送ることができる。さらに、各直線案内駆動装置４２Ａ，４２Ｂでは、ボールねじ４５のナット５１をその両側に配置された軌道部材としてのビーム４４によって案内する構成が採用されているので、軌道部材の剛性が高く確保され、その結果、工具１００を送る際の剛性不足によって工具１００が倒れるような変位が生じるおそれがない。そのため、高い加工精度が得られる。加えて、ナット５１を案内するための転動体転走面４９ａ，５１ａがねじ軸５０に関して対称に配置されているので、ねじ軸５０の送り力によってナット５１に曲げモーメントが作用することもなく、工具１００をさらに円滑かつ正確に送ることができる。
【００７０】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の形態にて実施してよい。例えば、テーブル３を上下方向に駆動する構成に代え、主軸ユニット５を上下方向に駆動する機構を設けてもよい。主軸ユニット５はエアースピンドルに限定されず、回転数及び重量が要求性能を満たす限り、電気モータ等を駆動源とする各種のスピンドルユニットに置換してもよい。
【００７１】
上述した実施形態において、柱１１は中間枠１４及びテーブル支持板１５を貫いて上下に延びるものでもよい。一方、図１に示したように、柱１１を、中間枠１４より下側の下部柱１１Ａと、テーブル支持板１５よりも上側の上部柱１１Ｂとに分割し、本体２を中間枠１４よりも下側の下部本体２Ａと、テーブル支持板１５よりも上側の上部本体２Ｂとに分けて構成してもよい。下部本体２Ａと上部本体２Ｂとは中間枠１４とテーブル支持板１５とを相互に結合することができる。それらの結合には、溶接やボルト結合等を利用できる。テーブル３及びテーブル案内駆動機構４の荷重はテーブル支持板１５に作用し、主軸ユニット５及び主軸案内駆動機構６の荷重は頂部枠１６に作用するので、特に上部本体２Ｂには高い剛性が必要である。上部本体２Ｂの好適な実施形態を図１６〜図２１に示す。
【００７２】
図１６は上部本体２Ｂの全体構成を示す斜視図、図１７は正面図、図１８は平面図、図１９は底面図、図２０は図１７のXX−XX線に沿った断面図、図２１は図１７のXXI−XXI線に沿った断面図である。
【００７３】
これらの図に示すように、上部本体２Ｂは、四隅に配置された上部柱１１Ｂ…１１Ｂと、上部柱１１Ｂの下端に配置されるテーブル支持板１５と、上部柱１１Ｂの上端に配置される枠板としての頂部枠１６と、上部柱１１Ｂの間に配置される壁板２０１〜２０４とを相互に溶接したモノコック構造を有している。壁板２０１〜２０４はミドルカバー７Ｂを構成する。上部柱１１Ｂの下端とテーブル支持板１５とは、上部柱１１Ｂの下端の全周に亘るすみ肉溶接により相互に接合される。また、上部柱１１Ｂの上端と頂部枠１６とは上部柱１１Ｂの上端の全周に亘るすみ肉溶接により相互に接合される。さらに、壁板２０１〜２０４は、上部柱１１Ｂ、テーブル支持板１５及び頂部枠１６に対してそれぞれ溶接される。壁板２０１〜２０４の溶接箇所は各辺（外周）に沿って適宜定めてよいが、好ましくは壁板２０１〜２０４の全周を溶接する。
【００７４】
上部柱１１Ｂは好適には矩形状の断面を有する角形鋼管にて構成される。テーブル支持板１５及び頂部枠１６はそれぞれ鋼板を溶接して一体化された構造体でもよいし、鋼板又は鋳物を切削加工したものでもよい。図１６及び図１８に示すように頂部枠１６にはほぼ矩形の開口部１６ａが形成される。この開口部１６ａは主軸ユニット５を前後左右に移動させるためのものである。壁板２０１〜２０４は鋼板製である。
【００７５】
以上の上部本体２Ｂは、柱部材１１Ｂ、テーブル支持板１５及び頂部枠１６によって構成される骨組み構造と、その骨組み構造の各面を覆う壁板２０１〜２０４とが相互に溶接されたモノコック構造体として構成され、上部本体２Ｂに作用する荷重を各部が分担して受けるようになるので、極めて高い剛性を呈する。なお、テーブル支持板１５を例えば下部本体２Ａで支持する場合には、上部本体２Ｂは上部柱１１Ｂ及び頂部枠１６を相互に接合して骨組み構造体を形成し、そこに壁板２０１〜２０４を溶接してモノコック構造体を形成すればよい。
【００７６】
壁板２０１〜２０４には、例えばドア８（図１５参照）を取り付けるための開口部２０１ａや、のぞき窓を形成するための抜き穴２０２ａ等が適宜形成される。図１９及び図２０に示すように、テーブル支持板１５にはテーブル案内駆動機構４のハウジング２０（図１参照）を上部本体２Ｂ内に取り込むための貫通孔１５ａが形成されている。貫通孔１５ａの上端には座ぐり部１５ｂが形成され、その座ぐり部１５ｂにハウジング２０が設置されてボルトにて固定される。
【００７７】
図１６及び図２０に示すように、切り屑受け３５の外周には上方に向けて折り返し部３５ｄが形成され、その折り返し部３５ｄが壁板２０１〜２０４等に溶接される。さらに、図１６及び図２１に示すように、上部本体２Ｂの内部の四隅には上部柱１１Ｂを隠すためのカバー２０５，２０６が溶接される。カバー２０５，２０６はテーブル支持板１５から頂部枠１６まで延びている。なお、図２１の矢印は切り屑受け３５の各部の傾斜方向を示している（矢印の方向に向かって下り勾配）。
【００７８】
図２２〜図２４は直線案内装置２１の好適な実施形態を示している。図２２（ａ）及び（ｂ）に示すように、直線案内装置２１は、同軸上に配置されたスプライン軸２１０及びスプラインナット２２０と、それらの間に介在される多数の転動体としてのボール２３０…２３０と、ボール２３０の保持器２４０（図２４参照）とを備えたボールスプライン装置として構成されている。スプライン軸２１０及びスプラインナット２２０はいずれも中空円筒型に形成されている。スプラインナット２２０の一端にはフランジ２２０ａが形成され、そのフランジ２２０ａはハウジング２０（図１参照）の上端にボルト（不図示）にて固定される。
【００７９】
スプライン軸２１０の上端はテーブル３の下面にボルト等の締結手段を用いて連結される。スプライン軸２１０とテーブル３との連結位置は、スプライン軸２１０の軸線の延長上にテーブル３の重心が位置するように設定することが好ましい。
【００８０】
また、スプライン軸２１０の内側には図１に示す送りねじ装置２４のねじ軸２４ａがスプライン軸２１０と軸線を一致させるようにして配置され、スプライン軸２１０の下端はナット２４ｂと連結される。これにより、ハウジング２０に対して直線案内装置２１がその案内方向（軸線方向）を上下方向に一致させた状態でテーブル支持板１５に取り付けられ、スプライン軸２１０が直線案内装置２１の可動部２１ａとして、スプラインナット２２０が固定部２１ｂとしてそれぞれ機能する。なお、図２２（ａ）の中心軸線Ｘよりも上側は装置２１の断面を、下側は装置２１の外観をそれぞれ示している。また、同図（ｂ）は（ａ）に矢印Ｂで示した方向からの側面図である。
【００８１】
スプライン軸２１０の外周には軸線方向に延びる多数の転走溝２１１…２１１が形成されている。転走溝２１１はボール２３０を受け入れ可能な弧状の断面形状を有しており、スプライン軸２１０の全長に亘って伸びている。各転走溝２１１は周方向に関して等間隔で設けられている。
【００８２】
図２３（ａ）〜（ｃ）に示したように、スプラインナット２２０の内周には軸線方向に延びる多数の転走溝２２１…２２１が形成されている。なお、図２３の（ａ）はスプラインナット２２０の軸線方向断面図、同（ｂ）は（ａ）に矢印Ｂで示す方向からの側面図、同（ｃ）はスプラインナット２２０の内周の部分拡大図である。
【００８３】
転走溝２２１はボール２３０を受け入れ可能な弧状の断面形状を有しており、スプライン軸２１０の転走溝２１１と同数設けられている。また、各転走溝２２１は周方向に関して等間隔で設けられている。スプラインナット２２０の内側にスプライン軸２１０を挿通したとき各転走溝２１１，２２１は１：１で対向し、両溝２１１，２２１の間にボール２３０が負荷を受けながら転動する負荷転走路が形成される。
【００８４】
スプラインナット２２０の内周には、各転走溝２２１と１：１で対応付けて戻し溝２２２…２２２が形成されている。戻し溝２２２は転走溝２２１の一端に達したボール２３０を転走溝２２１の他端側へ戻すためのものである。戻し溝２２２の溝底は転走溝２２１の溝底よりも半径方向外側に位置し、その溝深さは転走溝２２１の溝深さに比べて大きい。
【００８５】
図２２に示したボール２３０…２３０は、図２４（ａ）〜（ｃ）に示す保持器２４０に装着されてスプライン軸２１０とスプラインナット２２０との間に介在される。なお、図２４（ａ）は保持器２４０の外観図、同（ｂ）は（ａ）に矢印Ｂで示す方向からの側面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ部における拡大図である。
【００８６】
保持器２４０は薄肉の中空円筒型に形成され、その内径はスプライン軸２１０の外径より僅かに大きく、その外径はスプラインナット２２０の内径よりも僅かに小さく設定されている。保持器２４０には多数の循環軌道２４１…２４１が周方向に等しいピッチで形成され、ボール２３０は各循環軌道２４１に隙間なく充填される。各循環軌道２４１は、保持器２４０を厚さ方向（半径方向）に貫通しかつ保持器２４０の軸線方向に延びる長孔２４２と、保持器２４０の外周面側に開口し、かつ長孔２４２と平行な戻し溝２４３と、保持器２４０の外周面側に開口し、かつ周方向に隣接する一対の長孔２４２と戻し溝２４３とをそれぞれの端部において連絡する半円状の一対の方向転換溝２４４，２４４とを有している。
【００８７】
循環軌道２４１の個数は上述した転走溝２１１，２２１と同数である。また、保持器２４０の軸線を中心としたとき、一つの循環軌道２４１を形成する一対の長孔２４２と戻し溝２４３との周方向のずれ角は、スプラインナット２２０の軸線を中心としたときの転走溝２２１と戻し溝２２２との周方向のずれ角に等しい。保持器２４０の厚さはボール２３０の直径よりも小さく設定され、長孔２４２に収容されたボール２３０は保持器２４０の内周側及び外周側にそれぞれ所定量ずつ突出する。戻し溝２４３は保持器２４０の外周側のみに開口し、その戻し溝２４３に位置するボール２３０は保持器２４０の外側に半分程度が突出する。方向転換溝２４４は戻し溝２４３から長孔２４２に向かうほど漸次深くなるように形成されている。
【００８８】
ボールスプラインを組み付ける際には、保持器２４０の各循環軌道２４１にボール２３０を充填し、各循環軌道２４１の長孔２４２とスプラインナット２２０の転走溝２２１との位置を合わせて保持器２４０をスプラインナット２２０の内周に装着する。この後、スプラインナット２２０の内周の両端部に止め輪２５０を装着して保持器２４０を抜け止めする。その後、保持器２４０の長孔２４２から内側に突出するボール２３０を転走溝２１１に受け入れながらスプライン軸２１０を保持器２４０の内側に挿入する。これにより、スプライン軸２１０及びスプラインナット２２０の両転走溝２１１，２２１の間にボール２３０が挟まれ、それらのボール２３０が両転走溝２１１，２２１に沿って転動することにより、スプライン軸２１０とスプラインナット２２０とが軸線方向に相対的に移動する。転走溝２１１，２２１によって構成される負荷転走路の一端に達したボール２３０は保持器２４０の一方の方向転換溝２４４によって戻し溝２２２，２４３の間に案内され、それらの戻し溝２２２，２４３から他方の方向転換溝２４４を介して負荷転走路の他端側に戻される。
【００８９】
以上のボールスプライン装置を直線案内装置２１として利用した場合、スプライン軸２１０とスプラインナット２２０との間に作用する曲げモーメント（スプライン軸２１０を軸線方向から特定の方向に倒そうとする負荷）や周方向へのねじり力は、転走溝２１１，２２１の間に介在された多数のボール２３０によって分散して負荷される。従って、曲げモーメントやねじり力に対して高い剛性が確保される。しかも、多数列の負荷転走路（転走溝２１１，２２１）が周方向に並べて設けられているので、負荷の作用位置や作用方向の変化に対する変位量の変動を最小に抑えることができ、あらゆる方向に安定した精度で加工を行える。
【００９０】
さらに、テーブル３を上下に駆動するための送りねじ装置２４のねじ軸２４ａをスプライン軸２１０の内部に同軸に配置しているので、ねじ軸２４ａの軸線に沿って伝えられる送り力がスプライン軸２１０の中心軸線に作用する。従って、その送り力で直線案内装置２１に曲げモーメントが作用せず、円滑かつ精密な案内を実現できる。また、スプライン軸２１０をその軸線の延長上にテーブル３の重心が位置するようにしてテーブル３と連結したので、テーブル３の自重に起因する曲げモーメントが直線案内装置２１に作用せず、この点でも円滑かつ精密な案内を実現できる。
【００９１】
なお、テーブル３の円滑かつ精密な案内を実現するためにはスプライン軸２１０の軸線とねじ軸２４ａの軸線とが一致し、かつそれらの軸線の延長上にテーブル３の重心が位置するようにこれらの位置関係を設定することが望ましい。しかし、スプライン軸２１０の軸線とねじ軸２４ａの軸線とが一致し、かつ両軸線の延長上からテーブル３の重心がずれている構造であっても、各軸２１０，２４ａの軸線がずれている構造と比較すれば、送り力に起因する曲げモーメントの防止に関して効果があり、案内の円滑化及び案内精度の向上を期待できる。
【００９２】
また、テーブル３の単体の重心位置に関わりなく、テーブル３の上面３ｂの中心がスプライン軸２１０の軸線の延長上に位置するようにテーブル３とスプライン軸２１０とを連結してもよい。切削加工において、ワークＷはテーブル３のワーク取付面３ｂの中心に取り付けられることが普通であり、ワークＷの自重を加味すればテーブル３の実質的な重心はその上下方向中心線又はその近傍に位置するとみなして差し支えない場合が多いからである。
【００９３】
以上の実施形態では送りねじ装置２４のナット２４ｂをスプライン軸２１０と連結して上下に駆動しているが、ナット２４ｂをその軸線周りに回転可能かつ軸線方向には移動不可能な状態でハウジング２０等に装着し、ねじ軸２４ａとスプライン軸２１０とを連結してこれらを上下に駆動するようにしてもよい。スプライン軸２１０を直線案内装置２１の可動部２１ａとしてテーブル３と連結したが、スプライン軸２１０を本体２側に固定する固定部２１ｂとして使用し、スプラインナット２２０を可動部２１ａとしてテーブル３とともに上下に移動させるようにしてもよい。
【００９４】
テーブル３を固定し、主軸ユニット５と主軸案内駆動機構６との間に主軸ユニット５を上下方向に案内かつ駆動する機構を設けてもよい。そのような場合には、テーブル３を強固に固定できるので、切削反力やワークＷの自重によるテーブル３の変位を防止するには都合がよい。一方、上記の実施形態のようにテーブル３を上下に移動させるように構成した場合には、主軸ユニット５を工具１００の送り方向に移動させたときの慣性が小さくなり、工具１００の変位（例えば軸線方向から倒れる方向の変位）を防止する上で有利である。
【００９５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の切削加工機によれば、主軸ユニットをワークに対する工具の送り方向に駆動しているので、大きくて重量が嵩むテーブルを送り方向に駆動している従来の切削加工機と比較して、工具の送り時に発生する慣性が小さくなる。このため、切削加工機の各部に要求される剛性が小さくて足り、各部品が小型軽量化される。従って、切削加工機の設置スペースが減少して小型部品の加工に適した無駄のない加工機を提供できる。
【００９６】
第１の案内駆動機構に設けられる直線案内駆動装置の可動体を軌道部材の一対の縦壁部に挟まれた状態で案内する場合には、一本の軌道部材を外側から囲むように可動体を設ける場合と比較して軌道部材の剛性を高め、それにより工具を円滑かつ正確に送り方向に駆動して高精度で加工を行うことができる。さらに、可動体をねじ軸に対して対称に配置された転動体によって転がり案内する場合には、ねじ軸から可動体に伝達される送り力の作用点に対して対称な位置で可動体が案内されるので、ねじ軸からの送り力によって可動体に曲げモーメントが作用するおそれがなくなり、工具をさらに円滑かつ正確に駆動することができる。
【００９７】
一対の直線案内駆動装置のそれぞれの軌道部材をそれらと直交する方向に移動可能に支持するとともに、各直線案内駆動装置の可動体と主軸ユニットとを一体に移動可能に連結した場合には、主軸ユニットの軸線方向からみたときに、各直線案内駆動装置のねじ軸の軸線が交わる点と工具の軸線とを常に一致させることができる。そのため、ねじ軸から伝えられる送り力によって主軸ユニットに曲げモーメントが作用するおそれがなく、工具をさらに円滑かつ正確に送って加工精度を高めることができる。
【００９８】
主軸ユニットに設けられた回転部材を当該主軸ユニットの外部から供給される流体圧によって回転駆動されるようにした場合には、主軸ユニットに電動モータ等の駆動源を設置する必要がなくなって主軸ユニットをさらに小型軽量化でき、工具の送り時に発生する慣性を最小限に抑えることができる。また、工具を高速で回転駆して切削抵抗を減少させ、それにより、切削加工機の各部に要求される剛性をさらに小さくしてさらなる小型軽量化を達成できる。
【００９９】
本体をフレーム構造に構成し、その内部にテーブルやその案内駆動機構を納めるとともに、テーブルの上方に第１の案内駆動機構を配置してそこから主軸ユニットを吊り下げた場合には、切削加工機の主要部品を本体内にコンパクトに集約して切削加工機の搬出入に要する手間や設置スペースの削減を図ることができる。
【０１００】
本体の少なくとも一部をモノコック構造体とすることにより、主軸ユニットやテーブルを強固に支持できる高剛性の本体を構成できる。テーブルをスプライン装置にて案内することにより、テーブルを円滑かつ精密に案内することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された金型加工機の内部構造を示す側面図。
【図２】本発明が適用された金型加工機の内部構造を示す正面図。
【図３】図１の金型加工機の平面図。
【図４】図１の金型加工機のテーブル付近の水平断面図。
【図５】図１の金型加工機に設けられたテーブル案内駆動機構の下端に設けられたギアボックス内の水平断面図。
【図６】図５のギアボックス内の垂直断面図。
【図７】図３の主軸案内駆動機構からカバーを取り外した状態を示す図。
【図８】図７の主軸案内駆動機構に使用される直線案内駆動装置を示す図。
【図９】図８の直線案内駆動装置の横断面図。
【図１０】図１の金型加工機に使用される主軸ユニットの縦断面図。
【図１１】図１の金型加工機に使用される主軸ユニットの図１０とは異なる位置における縦断面図。
【図１２】図１の金型加工機に使用される主軸ユニットの図１０及び図１１の両者とは異なる位置における縦断面図。
【図１３】図１０〜図１２の主軸ユニットが連結される取付アダプタの底面図。
【図１４】図１の金型加工機に工具として使用されるエンドミルを示す図。
【図１５】図１の金型加工機の外観を示す図。
【図１６】上部本体をモノコック構造体とした実施形態の斜視図。
【図１７】図１６の上部本体の正面図。
【図１８】図１６の上部本体の平面図。
【図１９】図１６の上部本体の底面図。
【図２０】図１７のXX−XX線に沿った断面図。
【図２１】図１７のXXI−XXI線に沿った断面図。
【図２２】直線案内装置として使用されるボールスプライン装置を示す図。
【図２３】図２２のボールスプライン装置に使用されるスプラインナットの詳細を示す図。
【図２４】図２２のボールスプライン装置に使用される保持器の詳細を示す図。
【符号の説明】
１切削加工機
２本体
２Ａ下部本体
２Ｂ上部本体
３テーブル
３ｂ上面（ワーク取付面）
４テーブル案内駆動機構（第２の駆動案内機構）
５主軸ユニット
６主軸案内駆動機構（第１の駆動案内機構）
１１柱部材
１１Ａ下部柱
１１Ｂ上部柱
１２，１３梁
１４中間枠
１５テーブル支持板（テーブル支持部材）
２１直線案内装置
２１ａ可動部
２１ｂ固定部
２２駆動装置
２３電動モータ
２４送りねじ装置
２４ａねじ軸
２４ｂナット
２５伝達機構
２６ウォーム軸
２７ウォームホイール
３５切り屑受け
４０基台フレーム
４１スライドヘッド
４２Ａ，４２Ｂ直線案内駆動装置
４４ビーム（軌道部材）
４５ボールねじ
４７電動モータ（駆動源）
４８底部（連結部）
４９縦壁部
４９ａ転動体転走面
５０ねじ軸
５１ナット（可動体）
５１ａ転動体転走面
５３ボール（転動体）
６０，６１直線案内装置（案内装置）
７５ロータ（回転部材）
１００工具
２０１，２０２，２０３，２０４壁板
２１０スプライン軸
２１１スプライン軸の転走溝
２２０スプラインナット
２２１スプラインナットの転走溝
２３０ボール（転動体）
２４０保持器
Ｈねじ軸の水平中心線
Ｖねじ軸の垂直中心線
Ｗワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cutting machine suitable for processing a mold of a small part constituting an electronic device.
[0002]
[Prior art]
Generally, a vertical milling machine is used for cutting and grinding of a mold. A typical vertical milling machine is placed horizontally and is movable in the X-axis direction (left-right direction) and Y-axis direction (front-rear direction), and arranged above the table in the Z-axis direction (vertical The main shaft or the table is driven in the Z-axis direction. Various tools can be attached to the main shaft, but an end mill having a diameter of about 2 mm to 10 mm is mainly used for cutting a mold.
[0003]
In the above vertical milling machine, when processing a workpiece, a large and heavy table is driven back and forth and from side to side and a relatively large inertia is generated. Since the table driving direction coincides with the tool feeding direction with respect to the workpiece, the table feeding error occurs and machining accuracy deteriorates unless appropriate measures are taken against inertia. Therefore, in a conventional milling machine, a sufficient rigidity with respect to inertia is given to each part of the machine, a brake mechanism is provided to alleviate the inertia, and a drive sequence (program) is adjusted so that the table is not excessively fed. Etc. are considered.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the rigidity of each part of the machine is increased, each part becomes larger and heavier, the installation space for the apparatus increases, and the cost also increases. It takes time and effort to take countermeasures with software, which increases costs.
[0005]
In recent years, due to the spread of information / communication equipment such as personal computers and mobile phones, the molds used for molding these cases have become remarkably small, and most of the cutting belongs to the category of light cutting. As an example, the dimensions of the mold material used for this type of application are about 300 mm in length and width, and about 200 mm in height. In order to cut such a small workpiece, the conventional vertical milling machine is too large and wasteful in terms of equipment.
[0006]
Then, an object of this invention is to provide the cutting machine suitable for the cutting of the metal mold | die of electronic device components.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention will be described below. In order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are appended in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
[0008]
 The invention of claim 1 includes a main body (2), a table (3) that is supported by the main body and on which a work (W) can be mounted, and a tool in which a feed direction is set along a plane orthogonal to the axial direction ( 100), a spindle unit (5) capable of rotating the tool about its axis, a first guide drive mechanism (6) for guiding and driving the spindle unit in the feed direction, the table or A second guide drive mechanism (4) for guiding and driving the spindle unit in the axial direction of the tool, and the first guide drive mechanism (6) is a pair of linear guide drives operable in a predetermined direction. The devices (42A, 42B) have a configuration in which their operation directions are orthogonal to each other in a plane orthogonal to the axial direction of the tool (100). Track member extending to 4), a movable body (51) that is guided by the track members and is movable in the operation direction, a screw shaft (50) that is screwed into the movable body and can drive the movable body in the operation direction, A drive source (47) for rotationally driving the screw shaft, the track member has a pair of vertical wall portions (49, 49) and a connecting portion (48) connecting them, and the movable body is Each of the track members (44) of the pair of linear guide drive devices (42A, 42B) disposed between the pair of vertical wall portions is connected to another linear guide drive device by a predetermined guide device (60, 61). The movable member (51, 51) of each linear guide driving device and the main shaft unit (5) are connected to be movable in an integrated manner.The rolling elements rolling surfaces (51a, 49a) facing each other are provided on both side surfaces of the movable body (51) and inner surfaces of the pair of vertical wall portions (49, 49), respectively. A plurality of sets are provided so as to be symmetrical with respect to the vertical center line (V) and the horizontal center line (H), and the movable bodies are rolling elements (53) interposed between the rolling element rolling surfaces of each set. Is guided to roll against the track member (44).The above-described problems are solved by the cutting machine (1).
[0009]
 According to the present invention, since it is not necessary to drive a large and heavy table in the tool feeding direction, the inertia generated with the feeding of the tool to the workpiece is reduced. For this reason, the rigidity required for each part of the cutting machine is sufficient, and each part is reduced in size and weight. Therefore, the installation space for the cutting machine can be reduced, and a lean processing machine suitable for processing small parts can be provided.Further, according to the present invention, since the movable body is guided while being sandwiched between the pair of vertical wall portions, the track member is compared with the case where the movable body is provided so as to surround one track member from the outside. The rigidity can be increased by increasing the section modulus. Therefore, by connecting the movable body to the main spindle unit, the tool can be smoothly and accurately driven in the feed direction to perform machining with high accuracy. Further, according to the present invention, when the movable body of any one of the linear guide driving devices is driven, the spindle unit and the other linear guide driving device are driven integrally. For this reason, when viewed from the axial direction of the main spindle unit, the point where the axis of the screw shaft of each linear guide drive device intersects with the axis of the tool can always be matched. Therefore, there is no possibility of a bending moment acting on the spindle unit due to the feed force transmitted from the screw shaft, and the machining accuracy can be increased by feeding the tool more smoothly and accurately.
[0013]
According to the present invention, the feed force acts on the center of the movable body from the screw shaft, and the movable body is guided at a position symmetric with respect to the point of application of the feed force. There is no risk of bending moment acting on the. For this reason, the movable body and the spindle unit can be connected to drive the tool more smoothly and accurately.
[0016]
 Claim2The invention of claim1The rotating machine (75) provided in the spindle unit (5) is rotationally driven by a fluid pressure supplied from the outside of the spindle unit.
[0017]
According to the present invention, since it is not necessary to install a drive source such as a motor in the spindle unit, the spindle unit can be remarkably reduced in size and weight, and the inertia generated when the tool is fed can be minimized. Further, according to the drive system using fluid pressure, the tool can be driven to rotate at a high speed, so that the cutting resistance is reduced. As a result, the rigidity required for each part of the cutting machine is further reduced, and further reduction in size and weight can be achieved.
[0018]
 Claim3The invention of claim 1Or 2In the cutting machine according to claim 1, the main body (2) has a frame structure in which pillar members (11 ... 11) arranged at four corners are connected by horizontal beams (12, 13). A table support member (15) for supporting the table (3) is attached to the intermediate portion, the table is disposed above the table support member, and the first guide drive is provided at the upper end of the column member. A mechanism (6) is mounted, and the spindle unit (5) is suspended from the first guide drive mechanism toward the table.
[0019]
According to the present invention, the table is stored in the main body of the frame structure, the first guide drive mechanism is disposed above the table, and the main spindle unit is suspended from the first guide driving mechanism. It is possible to reduce the effort and installation space required for carrying in and out of the cutting machine by consolidating them in a compact manner.
[0020]
 Claim4The invention of claim 1 to claim 13In the cutting machine according to any one of the above, the main body (2) is arranged between a plurality of column members (11B), a frame plate (16) disposed at an end of each column member, and each column member. It has the structure which welded the wall board (201-204) made mutually.
[0021]
According to this invention, at least a part of the main body is a monocoque structure (2B) in which a framework structure in which a pillar member and a frame plate are combined and a wall plate that covers each surface of the framework structure are integrated by welding. ) To ensure high rigidity. Therefore, it is possible to process the mold or the like with high accuracy.
[0022]
 Claim5The invention of claim4The frame plate (16) is welded to the upper end of the column member (11B), the first guide drive mechanism (6) is attached to the frame plate, and the spindle unit (5) The first guide drive mechanism is suspended toward the table (3).
[0023]
According to the present invention, since the spindle unit is suspended from the frame plate constituting the highly rigid monocoque structure, high-precision machining can be performed while suppressing the displacement of the spindle unit due to the cutting reaction force during machining.
[0024]
 Claim6The invention of claim4Or5The table support member (15) is disposed below the frame plate (16), the table support member is welded to the column member (11B), and the table (3) is the table. It is supported by the support member.
[0025]
According to the present invention, the table support member is taken into the monocoque structure, and relative displacement due to the cutting reaction force between the spindle unit and the table is suppressed, and high-precision machining can be performed.
[0026]
 Claim7The invention of claim6The table processing member (15) is welded to the lower end of the column member (11B). Thereby, the upper and lower ends of each column member are mutually connected by the frame plate and the table support member, and the spindle unit and the table can be supported by the strong box-shaped monocoque structure.
[0027]
 Claim8The invention of claim4~7In the cutting machine according to any one of the above, the column members (11B) are arranged at four corners of the main body. If it does in this way, a rectangular parallelepiped or a cube-shaped frame structure can be formed with a pillar member and a frame board, and a strong monocoque structure can be constituted by welding a wall board to each side.
[0028]
 Claim9The invention of claim 1 to claim 18In the cutting machine according to any one of the above, the second guide drive mechanism (4) includes a linear guide device (21) for guiding the table (3) in the axial direction of the tool (100), and A drive device (22) for driving the table in the axial direction of the tool via a movable portion (21a) of the linear guide device is provided, and the linear guide device is paired with a pair of spline shafts (210 ) And a spline nut (220), and a large number of rolling elements (230) interposed between multiple rolling grooves (211 and 221) provided on the outer periphery of the spline shaft and the inner periphery of the spline nut, respectively. The spline shaft and the spline nut are arranged with their respective axes directed in the guide direction of the table, and the spline shaft is provided. Either a line shaft or the spline nut is connected to the table as the movable portion of the linear guide device, and the other is connected to the main body (2) as a fixed portion (21b) of the linear guide device. It is characterized by.
[0029]
According to this invention, the moment load on the table and the torsional force in the circumferential direction are distributed and loaded by the large number of rolling elements interposed between the spline shaft and the spline nut. Therefore, high rigidity is ensured with respect to bending moment and torsional force. In addition, since the rolling grooves are formed in multiple lines, it is possible to minimize the variation of the displacement amount with respect to the change in the position and direction of the load, and the machining can be performed with stable accuracy in all directions.
[0030]
 Claim10The invention of claim9In the cutting machine described in 1), the center of gravity of the table (3) is located on the extension of the axis of the spline shaft (210) and the spline nut (220). According to such a structure, the bending moment resulting from the table's own weight does not act on a linear guide apparatus, but can guide a table smoothly and precisely.
[0031]
 Claim11The invention of claim9The center of the work attachment surface (3b) of the table is located on the extension of the axis of the spline shaft (210) and the spline nut (220).
[0032]
In general cutting, the workpiece is usually mounted at the center of the workpiece mounting surface, and considering the weight of the workpiece, the substantial center of gravity of the table is considered to be located on or near the center line of the workpiece mounting surface. In many cases, there is no problem. Therefore, if the center of the workpiece mounting surface is positioned on the extension of the axis of the spline shaft, the center of gravity on the table side during processing is substantially positioned on the extension of the axis of the spline shaft, so that the table is smooth and precise. Can be guided to.
[0033]
 Claim12The invention of claim9~11In the cutting machine according to any one of the above, the spline shaft (210) is formed in a hollow cylindrical shape and is connected to the table (3) as the movable portion of the linear guide device, and the drive device is a feed screw device. (24), the screw shaft (24a) of the feed screw device is inserted into the spline shaft, and the nut (24b) or the screw shaft of the feed screw device is connected to the spline shaft. Features.
[0034]
According to this invention, the spline shaft can be formed in a large diameter to enhance its rigidity, and the feed screw device can be accommodated inside the spline shaft so that the drive device and the linear guide device can be compactly assembled. Further, since the feed force by the feed screw device can be applied to the spline shaft from the inside thereof, the deviation between the position where the feed force is applied and the axis of the spline shaft is reduced or eliminated, resulting from the deviation. The generation of bending moments can be minimized or eliminated.
[0035]
 Claim13The invention of claim12In the cutting machine described in (1), the screw shaft (24a) is arranged on the central axis of the spline shaft (210). With this arrangement, it is possible to prevent the bending moment from being generated by causing the feed force from the feed screw device to act on the central axis of the spline shaft, and to guide the table more smoothly and accurately.
[0036]
 Claim14The invention of claim9~13In the cutting machine according to any one of the above, a chip receiver (35) is provided in the main body (2) so as to be positioned below the table (3). A partition wall (35e) surrounding the movable part (210) of the spline device is provided, and a skirt (36) is attached to the table so as to overlap the outside of the partition wall.
[0037]
According to this invention, it is possible to prevent chips that fall around the table from entering the spline device.
[0038]
As preferred embodiments of the cutting machine of the present invention, the following embodiments 1 to 3 are conceivable.
[0039]
(Form 1)
A main body (2), a table (3) supported by the main body and capable of mounting a work (W) on an upper surface (3b), and a spindle unit (5) capable of rotating the tool (100) about its axis And the main shaft unit is supported in a state in which the axis of rotation coincides with the vertical direction and is suspended toward the table, and the main shaft unit is guided and driven in a horizontal plane. A first guide drive mechanism (6); and a second guide drive mechanism (4) for guiding and driving the table (3) or the spindle unit (5) in the vertical direction. The drive mechanism is provided with a pair of linear guide drive devices (42A, 42B) that can operate in directions orthogonal to each other in a horizontal plane, and each linear guide drive device has a track member ( 4), a movable body (51) that is guided by the track members and is movable in the operation direction, a screw shaft (50) that is screwed into the movable body and can drive the movable body in the operation direction, A drive source (47) for rotating the screw shaft is provided, and each track member of each linear guide drive device is orthogonal to the guide direction of the movable body by each track member by a predetermined guide device (60, 61). It is attached to the upper part of the main body so as to be movable in the direction of movement, and each movable part of each linear guide drive device and the main shaft unit are connected to each other at a position where the axis of each screw shaft intersects. Cutting machine characterized by.
[0040]
(Form 2)
A main body (2), a table (3) supported by the main body and capable of mounting a work (W) on an upper surface (3b), and a spindle unit (5) capable of rotating the tool (100) about its axis And the main shaft unit is supported in a state in which the axis of rotation coincides with the vertical direction and is suspended toward the table, and the main shaft unit is guided and driven in a horizontal plane. A first guide drive mechanism (6); and a second guide drive mechanism (4) for guiding and driving the table (3) in the vertical direction. The second guide drive mechanism includes the table A linear guide device (21) for guiding the table in the vertical direction and a drive device (22) for driving the table in the vertical direction via a movable part (21a) of the linear guide device, Each other A pair of spline shafts (210) and spline nuts (220) combined with the shafts, and interposed between the multiple rolling grooves (211 and 222) provided on the outer periphery of the spline shafts and the inner periphery of the spline nuts, respectively. The spline shaft and the spline nut are arranged with their respective axes extending in the vertical direction, and either the spline shaft or the spline nut is configured. A cutting machine characterized in that one is connected to the table as the movable portion of the linear guide device, and the other is connected to the main body as a fixed portion (21b) of the linear guide device.
[0041]
(Form 3)
A main body (2), a table (3) supported by the main body and capable of mounting a work (W) on an upper surface (3b), and a spindle unit (5) capable of rotating the tool (100) about its axis And the main shaft unit is supported in a state in which the axis of rotation coincides with the vertical direction and is suspended toward the table, and the main shaft unit is guided and driven in a horizontal plane. A first guide drive mechanism (6); and a second guide drive mechanism (4) for guiding and driving the table (3) in the vertical direction. The first guide drive mechanism includes a horizontal plane. Are provided with a pair of linear guide driving devices (42A, 42B) operable in directions orthogonal to each other. Each linear guide driving device includes a track member (44) extending in the respective operation direction, and the track members. A movable body (51) that can be moved in the operating direction, a screw shaft (50) that can be screwed into the movable body to drive the movable body in the operating direction, and a drive that rotationally drives the screw shaft A source (47), and each track member of each linear guide drive device is movable by a predetermined guide device (60, 61) in a direction perpendicular to the guide direction of the movable body by each track member. The movable portion of each linear guide drive device and the main shaft unit are connected to each other at a position where the axis of each screw shaft intersects, and the second guide drive mechanism includes: A linear guide device (21) for guiding the table in the vertical direction and a drive device (22) for driving the table in the vertical direction via a movable part (21a) of the linear guide device are provided. The devices are coaxial with each other A pair of spline shafts (210) and spline nuts (220) that are mated with each other, and a plurality of rolling grooves (211 and 222) provided on the outer periphery of the spline shafts and the inner periphery of the spline nuts, respectively. In addition, the spline shaft and the spline nut are arranged with their respective axes extending in the vertical direction, and either the spline shaft or the spline nut is configured. Is connected to the table as the movable portion of the linear guide device, and the other is connected to the main body as a fixed portion (21b) of the linear guide device.
[0042]
In the above form 1 or 3, the track member (44) of the first guide drive mechanism has a pair of vertical wall portions (49, 49) and a connecting portion (48) connecting them, and the movable body ( 51) may be disposed between the pair of vertical wall portions. Furthermore, on both side surfaces of the movable body (51) and inner surfaces of the pair of vertical wall portions (49, 49), rolling element rolling surfaces (51a, 49a) facing each other are provided on the screw shaft (50). ) Are provided so as to be symmetrical with respect to the vertical center line (V) and the horizontal center line (H), and the movable body is a rolling element (53) interposed between the rolling element rolling surfaces of each group. ) May be guided to roll with respect to the track member (44).
[0043]
The first to third aspects may further include the features of claims 5 to 11 described above. In Embodiments 2 and 3, the features of claims 13 to 17 may be further provided.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 4 show the structure of a main part of a cutting machine to which the present invention is applied. FIG. 1 is a right side view, FIG. 2 is a front view, FIG. 3 is a plan view, and FIG. is there. As is apparent from these drawings, the cutting machine 1 includes a main body 2 having a frame structure, a table 3 disposed in a middle stage of the main body 2, and a table guide driving mechanism for guiding and driving the table 3 in the vertical direction. 4, a spindle unit 5 disposed above the table 3, and a spindle guide driving mechanism 6 that guides and drives the spindle unit 5 in the front-rear and left-right directions of the processing machine 1. 1 corresponds to the front-rear direction (Y-axis direction) of the cutting machine 1, the left-right direction of FIG. 2 corresponds to the left-right direction (X-axis direction) of the cutting machine 1, and the left side of FIG. This is the front side of the cutting machine 1. The vertical direction in FIGS. 1 and 2 corresponds to the axial direction (Z-axis direction) of the spindle unit 5.
[0045]
The main body 2 includes a bottom frame 10, columns 11... 11 fixed to the four corners of the bottom frame 10, horizontally extending beams 12 and 13 respectively connected to a lower end portion and an intermediate portion of the column 11, and a beam 13. The intermediate frame 14 disposed on the upper surface of the intermediate frame 14, the table support plate 15 attached to the upper surface of the intermediate frame 14, and the top frame 16 attached to the upper end of the column 11. The bottom frame 10 is a portion serving as a foundation of the main body 2, and level jacks 17... 17 with casters are attached to the four corners of the lower surface thereof.
[0046]
As shown in FIG. 4, the table 3 is formed in a square shape when viewed from above, and T grooves 3a... 3a parallel to each other are formed on an upper surface 3b as a work mounting surface. The size of the table 3 may be appropriately determined according to the workpiece W (see FIG. 2). However, when the table 3 is used for cutting a mold of a small electronic device component which is the main object of the present invention, One side of 300 mm is sufficient.
[0047]
The table guide drive mechanism 4 includes a housing 20 attached to the approximate center of the table support plate 15, and a linear guide device 21 and a drive device 22 attached to the housing 20. A known ball spline or the like can be used as the linear guide device 21. The upper end of a movable part (for example, a spline shaft or rail) 21a of the linear guide device 21 is connected to the lower surface of the table 3, whereby the table 3 is connected to the main body 2 in a state where it can be guided in the vertical direction.
[0048]
The drive device 22 includes an electric motor 23 as a drive source, a feed screw device 24 disposed inside the housing 20, and a transmission mechanism 25 that transmits the rotation of the electric motor 23 to the feed screw device 24 for feeding (FIG. 5). And FIG. 6). For the feed screw device 24, for example, a ball screw is used. The screw shaft 24a of the feed screw device 24 is mounted in the housing 20 so as to be rotatable about its axis and not movable in the vertical direction, and the nut 24b is connected to the movable portion 21a of the linear guide device 21 to be connected to the table. 3 can be moved up and down integrally.
[0049]
As shown in FIGS. 5 and 6, the transmission mechanism 25 includes a pair of worm shafts 26 and a worm wheel 27. The worm shaft 26 is mounted on a gear box 29 via angular contact bearings 28... 28 mounted on both ends thereof, and is rotatable about a horizontal axis. One end of the worm shaft 26 is connected to the output shaft 23 a of the electric motor 23 through a coupling 30. On the other hand, the worm wheel 27 is mounted on the outer periphery of the shaft end of the screw shaft 24a, and can be rotated integrally with the screw shaft 24a by a key (not shown). Thereby, when the electric motor 23 is started, the rotation of the output shaft 23a is decelerated by the worm shaft 26 and the worm wheel 27 and transmitted to the screw shaft 24a, and the screw shaft 24a rotates. The rotation of the screw shaft 24a is converted into the vertical movement of the nut 24b (see FIG. 2), and the table 3 is driven in the vertical direction.
[0050]
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, a chip receiver 35 is attached above the table support plate 15. The chip receiver 35 is manufactured by processing a steel plate into a shallow dish shape. As apparent from FIGS. 1 and 4, the bottom surface of the chip receiver 35 is provided with a first inclined portion 35 a that is inclined downward from the rear side to the front side of the cutting machine 1, and the cutting machine 1. A second inclined portion 35b that is inclined downward from the front side toward the rear side, and a horizontal portion 35c that connects both the inclined portions 35a and 35b are provided. Therefore, the chips falling on the chip receiver 35 slide down both the inclined portions 35a and 35b and are collected in the horizontal portion 35c. Thereby, chips can be collected easily and efficiently. Note that the horizontal portion 35 c is provided closer to the front side than the table 3 so that chips can be collected from the front side of the cutting machine 1.
[0051]
The first inclined portion 35a of the chip receiver 35 is provided with a punch hole for accommodating the housing 20 of the table guide drive mechanism 4, and a partition wall 35e protruding toward the table 3 is provided on the entire periphery of the punch hole. It has been. A skirt 36 is attached to the outer periphery of the table 3 over the entire periphery, and the skirt 36 overlaps the outside of the partition wall 35e to prevent chips from entering the table guide drive mechanism 4.
[0052]
As shown in FIGS. 1 to 3 and 7, the spindle guide drive mechanism 6 includes a base frame 40 fixed on the top frame 16, a slide head 41 for supporting the spindle unit 5, and its slide head. A first linear guide driving device 42A that guides and drives 41 in the front-rear direction and a second linear guide drive that is superimposed above the first linear guide driving device 42A and guides and drives the slide head 41 in the left-right direction. Device 42B. 3 shows a state in which a bellows-like cover 43 is attached between each of the guide driving devices 42A and 42B and the slide head 41, and FIG. 7 shows a state in which the cover 43 is removed. The linear guide driving devices 42A and 42B have substantially the same configuration, and are described as the linear guide driving device 42 when it is not necessary to distinguish between the two.
[0053]
8 and 9 show the details of the linear guide driving device 42. FIG. 8A is a plan view, FIG. 8B is a vertical sectional view, and FIG. 9 is a transverse sectional view. As is apparent from these drawings, the linear guide driving device 42 includes a beam 44 extending linearly, a ball screw device 45 disposed inside the beam 44, a screw shaft 50 of the ball screw device 45, and a coupling. And an electric motor 47 as a drive source connected through 46. The beam 44 has a flat bottom portion 48 and a pair of vertical wall portions 49 and 49 projecting upward from both side edges of the bottom portion 48, and the cross-sectional shape of the beam 44 extends in the width direction (left and right in FIG. 9). Symmetric with respect to a vertical center line V that bisects the direction). The screw shaft 50 of the ball screw device 45 is disposed on the vertical center line V.
[0054]
Both ends of the screw shaft 50 are attached to the end wall 44a of the beam 44 and the bearing receiver 44b via bearings 52a and 52b, respectively, so that the beam can rotate around its axis and cannot move in the axial direction. 44. On the other hand, the nut 51 has a substantially rectangular cross section that is symmetric with respect to both the vertical center line V and the horizontal center line H of the screw shaft 50.
[0055]
Two rolling element rolling surfaces 51 a... 51 a are provided on both side surfaces of the nut 51, and rolling body rolling surfaces 49 a... 49 a facing the respective rolling element rolling surfaces 51 a are provided on the vertical wall portion 49 of the beam 44. Is provided. The rolling element rolling surfaces 49a and 51a extend in parallel with the axial direction of the screw shaft 50, and a load rolling path of a ball (rolling element) 53 is formed by a combination of the rolling element rolling surfaces 49a and 51a. The rolling element rolling surfaces 49 a and 51 a are provided symmetrically with respect to both the vertical center line V and the horizontal center line H.
[0056]
Further, return holes 51b... 51b penetrating the nut 51 in the axial direction are provided in the nut 51 in association with the respective rolling element rolling surfaces 51a. End caps 54, 54 are attached to both ends of the nut 51, and a load rolling path formed between the rolling element rolling surfaces 49 a, 51 a is provided between the facing surfaces of the end caps 54 and the nut 51. The ball 53 is scooped up from one end and guided to the return hole 51b, and a direction changing path (not shown) is provided to guide the ball 53 from the return hole 51b to the other end of the load rolling path. An unloaded rolling path is formed by each return hole 51b and a pair of direction changing paths connected to both ends thereof, and the unloaded rolling path and the loaded rolling path constitute an infinite circuit. A large number of balls 53 are filled in each infinite circulation path. Note that cages 55 and 55 for preventing the balls 53 from dropping off are provided on both side edges of the nut 51.
[0057]
According to the above configuration, when the electric motor 47 is activated and the screw shaft 50 is rotationally driven, the nut 51 engaged with the screw shaft 50 via a ball (not shown) is driven in the longitudinal direction of the beam 44. At this time, since the ball 53 sandwiched between the rolling element rolling surfaces 49 a and 51 a rolls along with the straight movement of the nut 51, the nut 51 is smoothly guided. As described above, the linear guide driving device 42 used in this embodiment includes a linear guide device constituted by a combination of the beam 44, the nut 51, the end cap 52 and the ball 53, the ball screw device 45, and the electric motor 47. And the drive device constituted by the above are integrated, and there is an advantage that the whole is made compact. Moreover, the nut 51 is also used as the movable body of the linear guide device, and the screw shaft 50 is arranged at the center of the movable body. In other words, the rolling element rolling surfaces 49a and 51a are symmetrical about the screw shaft 50. Therefore, a bending moment is not generated in the movable body (nut 51) of the linear guide device by the feed force transmitted through the ball screw device 45, and smooth and highly accurate feed can be realized. Further, since the beam 44 as the track member has a so-called outer rail structure in which the nut 51 as the movable body is sandwiched from the outside, the rigidity of the track member is high, and it is easy to have sufficient rigidity against the cutting reaction force applied to the spindle unit 5. Can be secured.
[0058]
As shown in FIG. 1 to FIG. 3 and FIG. 7, the beam 44 of the first linear guide driving device 42 A is arranged in parallel with the front-rear direction of the processing machine 1, and both ends thereof are connected via the linear guide devices 60 and 60. Are attached to the base frame 40. The linear guide device 60 includes a rail 60a as a track member extending in the left-right direction of the processing machine 1, and a movable body 60b attached to the rail 60a via a number of rolling elements (not shown). By connecting the movable bodies 60b, 60b and the beam 44, the linear guide driving device 42A is supported so as to be movable in the left-right direction of the processing machine 1 as a whole. Further, the beam 44 of the second linear guide driving device 42B is arranged in parallel with the left-right direction of the processing machine 1, and both ends thereof are attached to the base frame 40 via the linear guide devices 61, 61. The linear guide device 61 includes a rail 61a as a track member extending in the front-rear direction of the processing machine 1, and a movable body 61b attached to the rail 61a via a large number of rolling elements (not shown). By connecting the movable bodies 61b, 61b and the beam 44, the linear guide driving device 42B is supported to be movable in the front-rear direction of the processing machine 1 as a whole.
[0059]
Further, the nuts 51 and 51 of the linear guide driving devices 42A and 42B are connected to the slide head 41, respectively. Accordingly, when the screw shaft 50 of the ball screw device 45 is rotationally driven by the electric motor 47 of the first linear guide drive device 42A, the slide head 41 is driven in the front-rear direction along with the spindle unit 5, and the second The linear guide driving device 42B is driven in the front-rear direction as a whole. When the screw shaft 50 of the ball screw device 45 is rotationally driven by the electric motor 47 of the second linear guide drive device 42B, the slide head 41 is driven in the left-right direction along with the spindle unit 5, and the first The linear guide driving device 42A is driven in the left-right direction as a whole. In this manner, the slide head 41 is directly driven in the front-rear and left-right directions by the motor 47 of each device 42A, 42B, and at the same time, the linear guide drive device 42B or 42A extending in the direction orthogonal to the feed direction is also driven in the same direction. Therefore, the center point of the slide head 41 is always held at a position where the axes of the screw shafts 50 and 50 of the devices 42A and 42B intersect, and a bending moment is applied to the slide head 41 by the feed force transmitted through the ball screw device 45. Don't join. Thereby, the slide head 41 can be smoothly and accurately sent. As the spindle guide driving mechanism 6 as described above, for example, a DKR type DD stage sold by the present applicant can be used. The feed speed of the slide head 41 is set to 10 m / min, for example.
[0060]
As shown in FIGS. 1 and 2, the spindle unit 5 is fixed to the center of the lower surface plate 41 a of the slide head 41 in a suspended state via an attachment adapter 62. The spindle unit 5 needs to be driven to rotate at a high speed of, for example, 50000 r.p.m so as to be suitable for high-speed cutting of the mold. Moreover, in order to reduce the inertia when the tool 100 is fed back and forth and left and right, it is desirable that the spindle unit 5 be small and light. Therefore, in this embodiment, an air spindle that generates a rotational motion using compressed air is used as the spindle unit 5.
[0061]
10 to 12 are sectional views showing details of the spindle unit 5. 10 to 12 show the same spindle unit 5 with the cutting position changed. As shown in these drawings, the spindle unit 5 includes a base 70 fixed to the lower surface of the adapter 62 (see FIG. 1), a substantially cylindrical turbine portion cover 71 attached to the lower surface of the base 70, and the cover 71. A substantially cylindrical housing 72 attached to the lower surface, a thrust plate 73 and a stator 74 mounted inside the cover 71 and the housing 72, a rotor 75 mounted inside the stator 74, and an upper end portion of the rotor 75 And a lock nut 77 for connecting the turbine 76 and the rotor 75 to each other. The rotor 75 is a part that functions as a main shaft, and a collet 78 and an adjustment screw 79 for gripping the tool 100 are attached to the center position of the lower end thereof. When the adjustment screw 79 is rotated, the collet 78 contracts or expands in the radial direction, and the tool 100 can be attached and detached.
[0062]
As shown in FIG. 10, a compressed air introduction path 70a and a discharge path 70b for driving the rotor 75 are formed in the base 70, and a compressed air supply device or exhaust device (not shown) is formed at their ends. The connecting tools 80 and 81 for connecting to are attached. The lower end of the introduction path 70a extends to a turning center shaft 70c provided at the center of the lower surface of the base 70, and first communication paths 70d... 70d extending in the horizontal direction for guiding compressed air to the rotor 75 are radially formed therein. Is formed. The rotor 75 is formed with a plurality of second connection paths 75a... 75a in a radial pattern in alignment with the first connection path 70d in the vertical direction. The compressed air ejected from the second communication passages 75 a is blown to the turbine 76 and a rotational force acts on the turbine 76, thereby rotating the rotor 75 connected to the turbine 76.
[0063]
As is apparent from FIG. 11, the base 70, the cover 71, and the housing 72 are provided with introduction paths 82 and 83 for guiding the compressed air for bearings to the stator 74, and compressed air (not shown) is provided at their upper ends. The connection tools 84 and 85 for connecting with the supply device are respectively attached. The compressed air guided to the introduction path 82 is guided between the stator 74 and the thrust plate 73 via the first connection path 74 a of the stator 74. The compressed air guided to the introduction path 83 is guided between the stator 74 and the rotor 75 via the second communication path 74 b of the stator 74. The air discharged from each of the communication paths 74a and 74b forms an air thin film between the thrust plate 73 and the upper end surface of the rotor 75 and between the stator 74 and the outer peripheral surface of the rotor 75. And is rotatably supported in the radial direction.
[0064]
As shown in FIG. 12, the base 70, the cover 71, and the housing 72 are provided with a coolant supply path 86 for supplying a predetermined coolant toward the workpiece, and a coolant supply (not shown) is provided at the upper end thereof. A connection tool 87 for connecting to the apparatus is attached. A screw hole 86 a that opens to the lower surface of the housing 72 is provided at the lower end of the coolant supply path 86. A nozzle (not shown) can be attached to the screw hole 86a. In the figure, 88 is a bolt mounting hole for mounting a bolt (not shown) for fixing the base 70 to the mounting adapter 62, and 89 and 90 are bolts for connecting the base 70, the cover 71 and the housing 72 to each other. And nuts. As shown in FIG. 13, screw holes 91... 91 for mounting the base 70 are provided on the lower surface of the mounting adapter 62, and each of the above-described connectors 80, 81, 84, 85, 87 is received. Mounting holes 92a to 92e are provided. The mounting holes 92a to 92e are provided so as to penetrate to the slide head 41, and the compressed air and coolant supply devices and the connectors 80, 81, 84, and 85 are connected to the mounting holes 92a to 92e through pipes and hoses. , 87 are connected.
[0065]
As shown in FIG. 14A or 14B, the tool 100 is a so-called end mill in which cutting edges 102... 102 and chip discharge grooves 103. The tip of the tool body 101 may be rounded into a hemispherical shape as shown in (a), or may be formed in a planar shape perpendicular to the tool axis as shown in (b). The diameter of the tool body 101 may be about 1 to 2 mm.
[0066]
The cutting machine 1 configured as described above is covered with a cover 7 as an exterior as shown in FIG. The cover 7 includes an under cover 7A that covers a portion below the table 3, a middle cover 7B that covers a work area on the table 3, and a top cover 7C that covers a portion of the spindle guide drive mechanism 6. Doors 8 and 8 are attached to the front surface of the middle cover 7B. The door 8 is a so-called double door type that rotates forward with its outer end as a fulcrum, and has handles 8a and 8a for opening and closing operations and transparent window plates 8b and 8b for internal observation.
[0067]
According to the cutting machine 1 configured as described above, the work W is fixed on the table 3, and the table 3 is moved in the vertical direction by the table guide drive mechanism 4 while the tool 100 is rotated around the axis by the spindle unit 5. Then, the tool 100 is cut into the workpiece W by a predetermined amount, and in this state, the spindle unit 5 is driven in the front-rear and left-right directions by the spindle guide drive mechanism 6 to cut the workpiece W into a desired shape. . And when performing such a process, there exist the following advantages.
[0068]
First, since the table 3 is not driven in the feed direction (front / rear / left / right direction) of the tool 100, inertia generated with the feed of the tool 100 is small, and as a result, the rigidity required for each part of the cutting machine 1 is increased. Small and sufficient, each component is reduced in size and weight. Thereby, the installation space of the cutting machine 1 can be reduced, and a lean processing machine suitable for processing small parts can be provided. In particular, the air spindle used for the spindle unit 5 can be installed with the compressed air as a power source, and the compressed air supply device can be installed away from the spindle unit 5. Inertia that sometimes occurs can be minimized. Further, since the spindle unit 5 is rotationally driven at a high speed, the cutting resistance is reduced. As a result, the rigidity required for each part of the cutting machine 1 is further reduced, and further reduction in size and weight is achieved.
[0069]
Further, as described above, the main shaft guide drive mechanism 6 employs a configuration in which the slide head 41 is directly driven by each of the linear guide drive devices 42A and 42B, and as a result, the tool is viewed from the axial direction of the main shaft unit 5. Since the center of 100 always coincides with the point where the axes of the ball screws 45 that generate the feed force in the front-rear direction and the left-right direction intersect, a bending moment does not occur when the tool 100 is fed, and the tool 100 is smooth and accurate. Can send. Further, in each of the linear guide driving devices 42A and 42B, the configuration in which the nuts 51 of the ball screw 45 are guided by the beams 44 as the track members disposed on both sides thereof is adopted, so that the rigidity of the track members is ensured to be high. As a result, there is no possibility of causing a displacement that causes the tool 100 to fall due to insufficient rigidity when the tool 100 is fed. Therefore, high processing accuracy can be obtained. In addition, since the rolling element rolling surfaces 49a and 51a for guiding the nut 51 are arranged symmetrically with respect to the screw shaft 50, a bending moment does not act on the nut 51 by the feed force of the screw shaft 50, The tool 100 can be fed more smoothly and accurately.
[0070]
In addition, this invention is not limited to the above embodiment, You may implement with a various form. For example, instead of a configuration in which the table 3 is driven in the vertical direction, a mechanism for driving the spindle unit 5 in the vertical direction may be provided. The spindle unit 5 is not limited to an air spindle, and may be replaced with various spindle units using an electric motor or the like as a drive source as long as the rotational speed and weight satisfy the required performance.
[0071]
In the embodiment described above, the pillar 11 may extend vertically through the intermediate frame 14 and the table support plate 15. On the other hand, as shown in FIG. 1, the column 11 is divided into a lower column 11 A below the intermediate frame 14 and an upper column 11 B above the table support plate 15, and the main body 2 is separated from the intermediate frame 14. The lower main body 2 A and the upper main body 2 B above the table support plate 15 may be configured separately. The lower main body 2A and the upper main body 2B can couple the intermediate frame 14 and the table support plate 15 to each other. For such connection, welding, bolt connection, or the like can be used. Since the load of the table 3 and the table guide drive mechanism 4 acts on the table support plate 15, and the load of the spindle unit 5 and the spindle guide drive mechanism 6 acts on the top frame 16, especially the upper body 2B needs high rigidity. is there. A preferred embodiment of the upper body 2B is shown in FIGS.
[0072]
16 is a perspective view showing the overall configuration of the upper body 2B, FIG. 17 is a front view, FIG. 18 is a plan view, FIG. 19 is a bottom view, and FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line XX-XX in FIG. FIG. 18 is a sectional view taken along line XXI-XXI in FIG. 17.
[0073]
As shown in these drawings, the upper main body 2B includes upper columns 11B... 11B arranged at four corners, a table support plate 15 arranged at the lower end of the upper column 11B, and a frame arranged at the upper end of the upper column 11B. It has a monocoque structure in which the top frame 16 as a plate and the wall plates 201 to 204 arranged between the upper columns 11B are welded to each other. The wall plates 201-204 constitute the middle cover 7B. The lower end of the upper column 11B and the table support plate 15 are joined to each other by fillet welding over the entire circumference of the lower end of the upper column 11B. Further, the upper end of the upper column 11B and the top frame 16 are joined to each other by fillet welding over the entire circumference of the upper end of the upper column 11B. Further, the wall plates 201 to 204 are welded to the upper column 11B, the table support plate 15 and the top frame 16, respectively. Although the welding location of the wall plates 201-204 may be determined as appropriate along each side (outer periphery), the entire circumference of the wall plates 201-204 is preferably welded.
[0074]
The upper column 11B is preferably composed of a square steel pipe having a rectangular cross section. Each of the table support plate 15 and the top frame 16 may be a structure integrated by welding steel plates, or may be a steel plate or a casting cut. As shown in FIGS. 16 and 18, a substantially rectangular opening 16 a is formed in the top frame 16. The opening 16a is for moving the spindle unit 5 back and forth and left and right. Wall plates 201-204 are made of steel plates.
[0075]
The upper main body 2B is a monocoque structure in which a frame structure constituted by the column member 11B, the table support plate 15 and the top frame 16 and wall plates 201 to 204 covering each surface of the frame structure are welded to each other. Since each part shares and receives the load which acts on the upper main body 2B, it exhibits extremely high rigidity. When the table support plate 15 is supported by, for example, the lower main body 2A, the upper main body 2B joins the upper column 11B and the top frame 16 to form a framework structure, and the wall plates 201 to 204 are attached thereto. What is necessary is just to form a monocoque structure by welding.
[0076]
In the wall plates 201 to 204, for example, an opening 201a for attaching the door 8 (see FIG. 15), a punched hole 202a for forming an observation window, and the like are appropriately formed. As shown in FIGS. 19 and 20, the table support plate 15 is formed with a through hole 15a for taking in the housing 20 (see FIG. 1) of the table guide drive mechanism 4 into the upper body 2B. A counterbore 15b is formed at the upper end of the through hole 15a, and the housing 20 is installed on the counterbore 15b and fixed with a bolt.
[0077]
As shown in FIG.16 and FIG.20, the folding | returning part 35d is formed in the outer periphery of the chip receiver 35 toward the upper direction, and the folding | returning part 35d is welded to wall boards 201-204 grade | etc.,. Further, as shown in FIGS. 16 and 21, covers 205 and 206 for concealing the upper column 11B are welded to the four corners inside the upper body 2B. The covers 205 and 206 extend from the table support plate 15 to the top frame 16. In addition, the arrow of FIG. 21 has shown the inclination direction of each part of the chip receptacle 35 (downhill toward the direction of the arrow).
[0078]
22 to 24 show a preferred embodiment of the linear guide device 21. As shown in FIGS. 22A and 22B, the linear guide device 21 includes a spline shaft 210 and a spline nut 220 arranged on the same axis, and balls 230 as a large number of rolling elements interposed therebetween. ... configured as a ball spline device including 230 and a holder 240 (see FIG. 24) for the ball 230. Both the spline shaft 210 and the spline nut 220 are formed in a hollow cylindrical shape. A flange 220a is formed at one end of the spline nut 220, and the flange 220a is fixed to the upper end of the housing 20 (see FIG. 1) with a bolt (not shown).
[0079]
The upper end of the spline shaft 210 is connected to the lower surface of the table 3 using fastening means such as bolts. The connection position between the spline shaft 210 and the table 3 is preferably set so that the center of gravity of the table 3 is positioned on the extension of the axis of the spline shaft 210.
[0080]
Further, the screw shaft 24a of the feed screw device 24 shown in FIG. 1 is arranged inside the spline shaft 210 so that the spline shaft 210 and the axis coincide with each other, and the lower end of the spline shaft 210 is connected to the nut 24b. As a result, the linear guide device 21 is attached to the table support plate 15 with the guide direction (axial direction) aligned with the vertical direction with respect to the housing 20, and the spline shaft 210 serves as the movable portion 21 a of the linear guide device 21. The spline nut 220 functions as the fixing portion 21b. Note that the upper side of the center axis X in FIG. 22A shows the cross section of the device 21 and the lower side shows the appearance of the device 21. FIG. 2B is a side view from the direction indicated by the arrow B in FIG.
[0081]
A large number of rolling grooves 211... 211 extending in the axial direction are formed on the outer periphery of the spline shaft 210. The rolling groove 211 has an arcuate cross-sectional shape that can receive the ball 230 and extends over the entire length of the spline shaft 210. Each rolling groove 211 is provided at equal intervals in the circumferential direction.
[0082]
As shown in FIGS. 23A to 23C, a large number of rolling grooves 221... 221 extending in the axial direction are formed on the inner periphery of the spline nut 220. 23A is a sectional view in the axial direction of the spline nut 220, FIG. 23B is a side view from the direction indicated by the arrow B in FIG. 23A, and FIG. 23C is an inner peripheral portion of the spline nut 220. It is an enlarged view.
[0083]
The rolling grooves 221 have an arcuate cross-sectional shape that can receive the balls 230, and are provided in the same number as the rolling grooves 211 of the spline shaft 210. Further, the rolling grooves 221 are provided at equal intervals in the circumferential direction. When the spline shaft 210 is inserted inside the spline nut 220, the rolling grooves 211, 221 face each other at 1: 1, and there is a load rolling path between which the balls 230 roll while receiving a load. It is formed.
[0084]
Return grooves 222... 222 are formed on the inner periphery of the spline nut 220 in association with the respective rolling grooves 221 at 1: 1. The return groove 222 is for returning the ball 230 that has reached one end of the rolling groove 221 to the other end side of the rolling groove 221. The groove bottom of the return groove 222 is located radially outside the groove bottom of the rolling groove 221, and the groove depth is larger than the groove depth of the rolling groove 221.
[0085]
Balls 230... 230 shown in FIG. 22 are mounted on a cage 240 shown in FIGS. 24A to 24C and interposed between the spline shaft 210 and the spline nut 220. 24A is an external view of the cage 240, FIG. 24B is a side view from the direction indicated by the arrow B in FIG. 24A, and FIG. 24C is an enlarged view of a portion C in FIG.
[0086]
The cage 240 is formed in a thin hollow cylindrical shape, and its inner diameter is slightly larger than the outer diameter of the spline shaft 210, and its outer diameter is set slightly smaller than the inner diameter of the spline nut 220. A number of circulation tracks 241... 241 are formed in the cage 240 at equal pitches in the circumferential direction, and the balls 230 are filled in the circulation tracks 241 without any gaps. Each circulation track 241 passes through the cage 240 in the thickness direction (radial direction) and extends in the axial direction of the cage 240, and opens to the outer peripheral surface side of the cage 240. A pair of semicircular direction changes that connect the parallel return groove 243 and the pair of elongated holes 242 and the return groove 243 that are open on the outer peripheral surface side of the cage 240 and are adjacent to each other in the circumferential direction. Grooves 244 and 244.
[0087]
The number of circulation tracks 241 is the same as the number of rolling grooves 211 and 221 described above. Further, when the axis of the cage 240 is the center, the circumferential shift angle between the pair of long holes 242 and the return groove 243 that form one circulation track 241 is the center of the axis of the spline nut 220. This is equal to the circumferential shift angle between the rolling groove 221 and the return groove 222. The thickness of the cage 240 is set to be smaller than the diameter of the ball 230, and the balls 230 accommodated in the elongated holes 242 project by a predetermined amount respectively on the inner peripheral side and the outer peripheral side of the cage 240. The return groove 243 opens only on the outer peripheral side of the cage 240, and about a half of the ball 230 positioned in the return groove 243 protrudes outside the cage 240. The direction change groove 244 is formed so as to gradually become deeper from the return groove 243 toward the long hole 242.
[0088]
When assembling the ball spline, the balls 230 are filled in the circulation tracks 241 of the cage 240, and the positions of the elongated holes 242 of the circulation tracks 241 and the rolling grooves 221 of the spline nut 220 are aligned. The spline nut 220 is mounted on the inner periphery. Thereafter, retaining rings 250 are attached to both ends of the inner periphery of the spline nut 220 to prevent the retainer 240 from coming off. Thereafter, the spline shaft 210 is inserted into the cage 240 while receiving the balls 230 protruding inward from the elongated holes 242 of the cage 240 in the rolling grooves 211. Accordingly, the balls 230 are sandwiched between the rolling grooves 211 and 221 of the spline shaft 210 and the spline nut 220, and the balls 230 roll along the rolling grooves 211 and 221. 210 and the spline nut 220 move relatively in the axial direction. The ball 230 that has reached one end of the load rolling path constituted by the rolling grooves 211 and 221 is guided between the return grooves 222 and 243 by the one direction changing groove 244 of the cage 240, and the return grooves 222 and 243. To the other end side of the load rolling path through the other direction change groove 244.
[0089]
When the above ball spline device is used as the linear guide device 21, a bending moment acting on the spline shaft 210 and the spline nut 220 (a load that tries to tilt the spline shaft 210 in a specific direction from the axial direction) The twisting force in the direction is distributed and loaded by a large number of balls 230 interposed between the rolling grooves 211 and 221. Therefore, high rigidity is ensured with respect to bending moment and torsional force. In addition, since multiple rows of rolling roads (rolling grooves 211, 221) are provided in the circumferential direction, fluctuations in the displacement amount with respect to changes in the working position and direction of the load can be minimized. Processing can be performed with stable accuracy in the direction.
[0090]
Further, since the screw shaft 24a of the feed screw device 24 for driving the table 3 up and down is coaxially arranged inside the spline shaft 210, the feed force transmitted along the axis of the screw shaft 24a is transmitted to the spline shaft 210. Acts on the central axis of Therefore, a bending moment does not act on the linear guide device 21 by the feeding force, and smooth and precise guidance can be realized. Further, since the spline shaft 210 is connected to the table 3 so that the center of gravity of the table 3 is positioned on the extension of the axis, the bending moment caused by the weight of the table 3 does not act on the linear guide device 21. However, smooth and precise guidance can be realized.
[0091]
In order to realize smooth and precise guidance of the table 3, the axis of the spline shaft 210 and the axis of the screw shaft 24a coincide with each other, and the center of gravity of the table 3 is positioned on the extension of those axes. It is desirable to set the positional relationship. However, even if the axis of the spline shaft 210 coincides with the axis of the screw shaft 24a and the center of gravity of the table 3 is shifted from the extension of both axes, the axes of the shafts 210 and 24a are shifted. Compared with the structure, it is effective in preventing a bending moment caused by the feed force, and smoothing of the guide and improvement of the guide accuracy can be expected.
[0092]
Further, the table 3 and the spline shaft 210 may be coupled so that the center of the upper surface 3b of the table 3 is located on the extension of the axis of the spline shaft 210 regardless of the position of the center of gravity of the table 3 alone. In the cutting process, the workpiece W is usually attached to the center of the workpiece attachment surface 3b of the table 3, and if the weight of the workpiece W is taken into consideration, the substantial center of gravity of the table 3 is at or near its vertical center line. This is because it is often safe to assume that it is located.
[0093]
In the above embodiment, the nut 24b of the feed screw device 24 is connected to the spline shaft 210 and is driven up and down. However, the nut 20b can be rotated around its axis and cannot move in the axial direction. The screw shaft 24a and the spline shaft 210 may be connected and driven up and down. The spline shaft 210 is connected to the table 3 as the movable portion 21a of the linear guide device 21, but the spline shaft 210 is used as a fixed portion 21b for fixing the main body 2 side, and the spline nut 220 is moved up and down together with the table 3 as the movable portion 21a. You may make it move.
[0094]
The table 3 may be fixed, and a mechanism for guiding and driving the spindle unit 5 in the vertical direction may be provided between the spindle unit 5 and the spindle guide drive mechanism 6. In such a case, since the table 3 can be firmly fixed, it is convenient to prevent the displacement of the table 3 due to the cutting reaction force or the weight of the workpiece W. On the other hand, when the table 3 is configured to move up and down as in the above embodiment, the inertia when the spindle unit 5 is moved in the feed direction of the tool 100 is reduced, and the displacement of the tool 100 (for example, This is advantageous in preventing the displacement in the direction of falling from the axial direction.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, according to the cutting machine of the present invention, since the spindle unit is driven in the feed direction of the tool with respect to the workpiece, the conventional cutting in which a large and heavy table is driven in the feed direction. Compared with the processing machine, the inertia generated when the tool is fed is reduced. For this reason, the rigidity required for each part of the cutting machine is sufficient, and each part is reduced in size and weight. Therefore, the installation space for the cutting machine can be reduced, and a lean processing machine suitable for processing small parts can be provided.
[0096]
When the movable body of the linear guide drive device provided in the first guide drive mechanism is guided while being sandwiched between the pair of vertical wall portions of the track member, the movable body surrounds one track member from the outside. Compared with the case of providing, the rigidity of the raceway member can be increased, whereby the tool can be driven smoothly and accurately in the feed direction to perform machining with high accuracy. Further, when the movable body is rolled and guided by the rolling elements arranged symmetrically with respect to the screw axis, the movable body is guided at a position symmetric with respect to the point of action of the feed force transmitted from the screw axis to the movable body. Therefore, there is no possibility that a bending moment acts on the movable body due to the feed force from the screw shaft, and the tool can be driven more smoothly and accurately.
[0097]
When the track members of the pair of linear guide drive devices are supported so as to be movable in a direction perpendicular to them, and the movable body and the spindle unit of each linear guide drive device are connected so as to be movable together, When viewed from the axial direction of the unit, the point where the axis of the screw shaft of each linear guide drive device intersects with the axis of the tool can always be matched. Therefore, there is no possibility that a bending moment acts on the spindle unit due to the feed force transmitted from the screw shaft, and the tool can be fed more smoothly and accurately to increase the machining accuracy.
[0098]
When the rotary member provided in the spindle unit is driven to rotate by the fluid pressure supplied from the outside of the spindle unit, there is no need to install a drive source such as an electric motor in the spindle unit. Can be further reduced in size and weight, and the inertia generated when the tool is fed can be minimized. Further, the cutting force can be reduced by rotating the tool at a high speed, whereby the rigidity required for each part of the cutting machine can be further reduced to achieve further reduction in size and weight.
[0099]
When the main body is configured in a frame structure, the table and its guide drive mechanism are housed in the main body, and the first guide drive mechanism is disposed above the table and the spindle unit is suspended therefrom, a cutting machine The main parts can be gathered compactly in the main body, and the labor and installation space required for carrying in and out of the cutting machine can be reduced.
[0100]
By making at least a part of the main body a monocoque structure, a highly rigid main body capable of firmly supporting the spindle unit and the table can be configured. By guiding the table with the spline device, the table can be guided smoothly and precisely.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an internal structure of a mold processing machine to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a front view showing an internal structure of a die processing machine to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a plan view of the die processing machine of FIG. 1;
4 is a horizontal sectional view of the vicinity of a table of the die processing machine of FIG. 1;
5 is a horizontal sectional view of a gear box provided at the lower end of a table guide drive mechanism provided in the die processing machine of FIG. 1;
6 is a vertical sectional view in the gear box of FIG. 5;
7 is a view showing a state where a cover is removed from the spindle guide drive mechanism of FIG. 3; FIG.
8 is a view showing a linear guide driving device used in the spindle guide driving mechanism of FIG. 7;
9 is a cross-sectional view of the linear guide driving device of FIG.
10 is a longitudinal sectional view of a spindle unit used in the die processing machine of FIG.
11 is a longitudinal cross-sectional view of a spindle unit used in the die processing machine of FIG. 1 at a position different from that in FIG. 10;
12 is a longitudinal sectional view of a spindle unit used in the die processing machine of FIG. 1 at a position different from both of FIGS. 10 and 11. FIG.
13 is a bottom view of a mounting adapter to which the spindle unit of FIGS. 10 to 12 is coupled. FIG.
14 is a view showing an end mill used as a tool in the die processing machine of FIG. 1; FIG.
15 is a view showing an appearance of the die processing machine of FIG. 1;
FIG. 16 is a perspective view of an embodiment in which the upper body is a monocoque structure.
FIG. 17 is a front view of the upper main body of FIG.
18 is a plan view of the upper main body of FIG. 16. FIG.
19 is a bottom view of the upper main body of FIG.
20 is a sectional view taken along line XX-XX in FIG.
21 is a cross-sectional view taken along line XXI-XXI in FIG.
FIG. 22 is a view showing a ball spline device used as a linear guide device.
23 is a view showing details of a spline nut used in the ball spline device of FIG.
24 is a view showing details of a cage used in the ball spline device of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Cutting machine
2 body
2A Lower body
2B Upper body
3 tables
3b Upper surface (work mounting surface)
4 Table guide drive mechanism (second drive guide mechanism)
5 Spindle unit
6 Spindle guide drive mechanism (first drive guide mechanism)
11 Column members
11A Lower pillar
11B Upper pillar
12,13 beams
14 Intermediate frame
15 Table support plate (table support member)
21 Linear guide device
21a Movable part
21b fixed part
22 Drive unit
23 Electric motor
24 Lead screw device
24a Screw shaft
24b nut
25 Transmission mechanism
26 Worm shaft
27 Worm wheel
35 Chip receiver
40 base frame
41 Slide head
42A, 42B linear guide drive device
44 Beam (Track member)
45 Ball screw
47 Electric motor (drive source)
48 Bottom (connecting part)
49 Vertical wall
49a Rolling body rolling surface
50 Screw shaft
51 Nut (movable body)
51a Rolling body rolling surface
53 balls (rolling elements)
60, 61 Linear guide device (guide device)
75 Rotor (Rotating member)
100 tools
201, 202, 203, 204 Wallboard
210 Spline shaft
211 Rolling groove of spline shaft
220 spline nut
221 Rolling groove of spline nut
230 balls (rolling elements)
240 Cage
H Horizontal center line of screw shaft
V Vertical center line of screw shaft
W Work

Claims

The body,
A table supported by the main body and on which a work can be mounted;
A spindle unit capable of mounting a tool whose feed direction is set along a plane orthogonal to the axial direction and capable of rotating the tool around its axis;
A first guide drive mechanism for guiding and driving the spindle unit in the feed direction;
A second guide drive mechanism for guiding and driving the table or the spindle unit in the axial direction of the tool;
With
The first guide drive mechanism has a configuration in which a pair of linear guide drive devices operable in a predetermined direction are combined so that their operation directions are orthogonal to each other in a plane orthogonal to the axial direction of the tool. Each linear guide driving device includes a track member extending in the operation direction, a movable body guided by the track members and movable in the operation direction, and screwed into the movable body to move the movable body in the operation direction. A screw shaft that can be driven on the drive shaft, and a drive source that rotationally drives the screw shaft. Placed between the walls,
Each track member of the pair of linear guide drive devices is supported by a predetermined guide device so as to be movable in the longitudinal direction of the track member of another linear guide drive device, and the movable body of each linear guide drive device and the spindle unit And are movably linked together ,
A plurality of sets are provided on both side surfaces of the movable body and the inner side surfaces of the pair of vertical wall portions so that rolling element rolling surfaces facing each other are symmetrical with respect to a vertical center line and a horizontal center line of the screw shaft, respectively. The cutting machine according to claim 1, wherein the movable body is guided to roll relative to the track member by a rolling element interposed between the rolling elements rolling surfaces of each set .

It said rotary member provided on the spindle unit, cutting machine according to claim 1, characterized in that rotationally driven by the fluid pressure supplied from the outside of the spindle unit.

The main body has a frame structure in which pillar members arranged at four corners are connected by horizontal beams, and a table support member for supporting the table is attached to an intermediate portion of the pillar member. Arranged above the table support member, the first guide drive mechanism is attached to the upper end of the column member, and the spindle unit is suspended from the first guide drive mechanism toward the table. The cutting machine according to claim 1 or 2 , characterized in that:

The main body has a structure in which a plurality of column members, a frame plate disposed at an end portion of each column member, and a wall plate disposed between the column members are welded to each other. The cutting machine according to any one of claims 1 to 3 .

The frame plate is welded to the upper end of the column member, the first guide drive mechanism is attached to the frame plate, and the spindle unit is suspended from the first guide drive mechanism toward the table. The cutting machine according to claim 4 , wherein:

Table support member is arranged below the frame plate, the table support member is welded to said post member, said table according to claim 4 or 5, characterized in that it is supported on the table support member Cutting machine.

The cutting machine according to claim 6 , wherein the table support member is welded to a lower end of the column member.

The cutting machine according to any one of claims 4 to 7 , wherein the column members are arranged at four corners of the main body.

The second guide drive mechanism includes a linear guide device that guides the table in the axial direction of the tool, and a drive device that drives the table in the axial direction of the tool via a movable portion of the linear guide device. Is provided,
The linear guide device includes a pair of spline shafts and spline nuts that are coaxially combined with each other, and a plurality of rolling lines provided between the outer periphery of the spline shaft and the inner periphery of the spline nut. Configured as a spline device comprising rolling elements,
The spline shaft and the spline nut are arranged with their respective axes directed in the guide direction of the table, and either the spline shaft or the spline nut is connected to the table as the movable portion of the linear guide device. It is, cutting machine according to any one of claims 1 to 8, the other is characterized in that it is connected to the body as a fixed portion of the linear guide device.

The cutting machine according to claim 9 , wherein a center of gravity of the table is located on an extension of an axis of the spline shaft and the spline nut.

The cutting machine according to claim 9 , wherein a center of the work mounting surface of the table is located on an extension of the axis of the spline shaft and the spline nut.

The spline shaft is formed in a hollow cylindrical shape and is connected to the table as the movable part of the linear guide device, the drive device includes a feed screw device, and the screw shaft of the feed screw device is inside the spline shaft. The cutting machine according to any one of claims 9 to 11 , wherein a nut or a screw shaft of the feed screw device is connected to the spline shaft.

The cutting machine according to claim 12 , wherein the screw shaft is disposed on a central axis of the spline shaft.

A chip receiver is provided in the main body so as to be positioned below the table, and the chip receiver is provided with a partition wall that surrounds the movable portion of the spline device, and the table has an outer side of the partition wall. The cutting machine according to any one of claims 9 to 13 , wherein a skirt is attached so as to overlap.