JPH0741449B2

JPH0741449B2 - 工作機械

Info

Publication number: JPH0741449B2
Application number: JP18099286A
Authority: JP
Inventors: 信明林; 勲田原
Original assignee: 株式会社日平トヤマ
Priority date: 1986-07-31
Filing date: 1986-07-31
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPS6339702A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、軸物ワークの両端を支持してワークを回転さ
せながら周面切削および溝切り等の切削加工を行う工作
機械に関する。

従来の技術従来、この種の切削加工を行う工作機械として例えばNC
旋盤が用いられている。このNC旋盤では主軸台と心押台
および送りユニット上の刃物台にて構成され、例えば軸
物ワークにおいては上記主軸台のスピンドルに対し心押
台のセンタをワークの長さに応じて進退させることによ
りワークの両端を支承し、ワークを回転させながらワー
ク周面一側より上記刃物台の工具を押しあてて切込み方
向或は軸方向へ送りをかけることによりワークの切削加
工を行っている。この場合上記刃物台は例えば六角状の
タレットヘッドに複数本の各種工具を取付けてなり、各
種工具毎に上記タレットヘッドを割出し回転させること
で、各種工程に応じた工具の段取り替えを行っていた。

発明が解決すべき問題点しかしながら、従来の方法によると、上記タレットヘッ
ドは、各種工程毎の工具交換のための割出し回転動作
と、切削開始時と終了時における工具のアプローチ、リ
リーフおよび切込み送りのための進退動作と、切削送り
のための軸方向への送り動作との３種類の駆動制御系を
必要とするためタレットヘッド駆動部の構造が非常に複
雑化し、全工程を終了するには多数回の割出し時間を含
むかなりの時間を要し、加工効率が悪かった。

また、心押台のセンタ送り用の摺動面と刃物台送り用の
摺動面とは別の機枠上に形成されているため、据付調整
が難しく軸心の精度出しに非常に時間がかかり精度的に
も問題があった。

発明の目的ここに本発明の目的は、工具ホルダーの回動方向の送り
と軸方向の送りの２種類の送りによって加工時の全動作
を行うことができ、それらの駆動制御系が簡単となると
ともに割出し時間を短縮して加工効率を高めることにあ
る。また、上記工具ホルダーの摺動軸受面とセンタの摺
動軸受面が同一枠上に形成されているためにそれらの平
行度とそれらとスピンドルとの心出し精度が非常に高
く、ワークの加工精度を向上させることにある。

発明の概要そこで、本発明の工作機械は、スピンドルと相対向する
センタを軸方向に摺動自在に設けた送りユニット枠に、
スピンドルの回転中心線と平行な案内筒部を形成し、こ
の案内筒部に径方向および軸方向に複数個の工具を保持
した工具ホルダーを回動自在かつ軸方向に摺動自在に挿
着し、この工具ホルダーの回動方向の送りにより工具の
リリーフ、アプローチ、切込み送りおよび工具交換を行
わせ、工具ホルダーの軸方向の送りにより切削送りを行
わせるように構成したものである。

実施例第１図において、本発明の工作機械１は、主軸台２に回
動自在に設けられワークＷの一端を把持してワークＷを
回転させるスピンドル３と、このスピンドル３を回転駆
動するスピンドル駆動用モータ４と、上記主軸台２と離
間対設された送りユニット枠５に上記スピンドル３の回
転中心線Ｌ上においてスピンドル３と対向して回動自在
にかつ軸方向に摺動自在に設けられワークＷの他端を保
持するセンタ６と、上記送りユニット枠５に設けられ上
記センタ６を軸方向に送り駆動するセンタ駆動部７と、
上記送りユニット枠５に形成され上記スピンドル３の回
転中心線Ｌと平行な案内筒部８と、この案内筒部８内に
回動自在にかつ軸方向に摺動自在に支持され軸方向およ
び径方向に複数本の工具Ｔを保持した工具ホルダー９
と、上記送りユニット枠５に設けられ上記工具ホルダー
９を回動方向に駆動させワークＷに対する工具Ｔのリリ
ーフ、アプローチ、切込み送りおよび工具交換を行うホ
ルダー回転用駆動部10と、上記送りユニット枠５に設け
られ上記工具ホルダー９を軸方向に送り駆動させ工具Ｔ
の位置決めおよび切削送りを行うホルダー送り用駆動部
11とを具備している。

上記スピンドル駆動用モータ４は、基台12に対し図中左
右に摺動自在に設けられたサドル13上に固定されてお
り、そのモータ軸4aの先端にはプーリ14が取付けられて
いる。そして、上記モータ４の回転はこのプーリ14から
ベルト15等を介して下方のスピンドル軸16のプーリ17に
伝達され先端の上記スピンドル３を回転させるようにな
っている。上記スピンドル軸16を支持している主軸台２
も上記サドル13上に固定され、内嵌された複数個のベア
リング18によって上記スピンドル軸16を回動自在に支持
している。

上記サドル13は基台12上の図示しない送り装置によって
駆動され、加工するワークＷの長さ等に応じて所定位置
に移動調整できるようになっている。

また、この基台12と離間対向して上記送りユニット枠５
が立設されている。この送りユニット枠５の上記スピン
ドル３と対向する位置に、上記センタ駆動部７を構成す
るシリンダＳが形成され、この内部に上記センタ６を一
体に保持したピストン19が摺動自在に挿入されている。

また、上記送りユニット枠５の上記シリンダＳより上方
位置において、このシリンダＳの長さ方向と平行なすな
わち、上記スピンドル３の回転中心線Ｌと平行な案内筒
部８が形成されている。この案内筒部８の内面に嵌着し
たブッシュ19によって上記工具ホルダー９の軸部9aが回
動自在にかつ軸方向すなわち左右方向に摺動自在に支持
されている。

この工具ホルダー９のホルダー部9bは軸部9aに対し着脱
自在に取付けられ、加工ワークＷの種類に応じて交換可
能になっている。

この工具ホルダー９のツーリングの一例としては第３図
で示す形状のワークＷを加工する場合、ホルダー部9bの
軸方向一列に周面切削用の第１工具T₁、第２工具T₂、第
３工具T₃がそれぞれワークＷへ向かって突出し方向に調
整自在に取り付けられ、また、上記工具T₁、T₂、T₃とは
少しずれた角度位置に一列に溝切り用の第４工具T₄およ
び第５工具T₅が同様に取付けられ、さらにこの工具T₄,T
₅とは少しずれた角度位置に一列に座ぐり用の第６工具T
₆、第７工具T₇が同様に取付けられている。

また、上記工具ホルダー９の軸部9aには後部にねじ部21
とスプライン部22がそれぞれ一体的に形成されている。

上記ねじ部21の外周には、上記案内筒部８内に取付けら
れたベアリング23、24を介して回動自在にかつ左右方向
に固定された送り用ナット25が螺合され、このナット25
の外周にはギヤ26が一体に嵌着されている。

また、上記送りユニット枠５には上記ホルダー送り用駆
動部11を構成するサーボモータM₁が設けられ、このモー
タ軸20にカップリング27を介して軸28が連結されてい
る。この軸28は上記ホルダー９の軸部9aと平行に設けら
れ、送りユニット枠５内に取付けられたベアリング29、
30によって回動自在に支承されている。この軸28には上
記ギヤ26と噛合する伝達ギヤ31が一体に取付けられ、こ
のギヤ31によって上記モータ軸20の回転を上記ギヤ26お
よびナット25を介してねじ部21に伝えホルダー９を軸方
向に送り駆動するようになっている。

また、上記ホルダー９後部のスプライン部22の外周には
スプライン筒32が係合され、このスプライン筒32は上記
案内筒部８内に取付けられたベアリング33、34を介して
回動自在にかつ左右方向に固定されて設けられている。
このスプライン筒32にはギヤ35が一体に形成されてお
り、このギヤ35は第１図紙面に対し垂直方向のラック軸
36に係合している。このラック軸36は第２図で示すよう
に、送りねじ37に結合され、この送りねじ37は送りユニ
ット枠５内に形成された上記ホルダー回転用駆動部10を
構成するサーボモータM₂により進退される。すなわち、
サーボモータM₂の回転により送りねじ37とともにラック
軸36が軸方向に移動され、上記ギヤ35を回動してスプラ
イン筒32からスプライン部22を介してホルダー９を回動
方向に駆動するようになっている。

また、上記ラック軸36の端部には工具位置検知用の各ド
グ38、39、40が設けられ、各工程時に上記周面切削用工
具T₁、T₂、T₃と溝切り用工具T₄、T₅と座ぐり用工具T₆、
T₇がそれぞれ加工開始位置に段取りされたことを検知す
るためのものである。

また、上記基台12と送りユニット枠５の間にはトランス
ファー装置等のワーク搬送装置41が設けられており、左
右２個の搬送爪42、43によってワークＷの両端部を把持
して加工位置まで搬入し、上記スピンドル３とセンタ６
間にワークＷを受け渡すようになっている。そして、加
工終了後には上記スピンドル３とセンタ６間よりワーク
Ｗを受け取ってさらに次の加工ステーションへ向かって
ワークＷを搬出するものである。

実施例の作用まず、加工開始前において、ホルダー９は第３図のよう
に第１工程である周面切削の開始位置に工具T₁、T₂、T₃
が位置するようにかつワークＷとは干渉しないリリーフ
角度位置に設定されている。このときドグ38は検知スイ
ッチ45をたたき工具T₁、T₂、T₃に段取りされていること
を検知している。

この状態で、搬送装置41によりワークＷが搬入され、ワ
ークＷの一端がスピンドル３に挿入されると他方のセン
タ６がシリンダＳの作用によって前進しワークＷの他端
を支承する。この後、搬送爪42、43はワークＷから退避
する。

そして、スピンドル駆動用モータ４の駆動によりスピン
ドル３が回転駆動されワークＷを回転させる。次に、サ
ーボモータM₂が回転してラック軸36が移動されスプライ
ン部22を介してホルダー９を所定角度回動する。これが
工具Ｔのアプローチ動作である。すなわち、工具T₁、
T₂、T₃はワークＷの周面に当接し、切込みが開始され
る。これと同時にサーボモータM₂は停止され、したがっ
てホルダー９の回動はロックされる。このように、切込
み量を一定に保ちながら、モータM₁が駆動し、軸28、ギ
ヤ31、26、ナット25およびねじ部21を介してホルダー９
を軸方向に切削送りする。第３図二点鎖線で示す位置ま
でホルダー９を前進させることにより、工具T₁はワーク
Ｗの周面アを、工具T₂はワークＷの周面イを、工具T₃は
ワークＷの周面ウの切削を終えモータM₁は停止される。

次に、第２工程である溝切り加工に移る。第１工程終了
の状態からシリンダＳが作用しホルダー９を工具交換の
ための設定角度だけ回動させると、第４図のように工具
T₄、T₅がワークＷの周面に位置されると同時に、工具
T₁、T₂、T₃はワークＷの周面から逃げたリリーフ角度位
置に段取り替えされる。このとき、ラック軸36のドグ39
が検知スイッチ45をたたき、第２工程の工具にセットさ
れたことを検知する。

なお、NC制御によりサーボモータM₂の回転開始とともに
モータM₁が同時駆動され、ホルダー９の回動方向と同一
方向の回転をナット25に与えることにより、ホルダー９
が回動しても軸方向の送りが０となるような補償動作が
加えられている。

この状態から、さらにサーボモータM₂の作用によってホ
ルダー９が設定量回動されると工具T₄、T₅の刃先が切込
み方向に移動され、回転しているワークＷの周面に設定
された切込み量の溝エ、オの加工がなされる。この溝加
工が終了すると、次に第３工程である座ぐり加工に移
る。

第２工程終了の状態からサーボモータM₂が作用しホルダ
ー９を工具交換のための設定角度だけ回動させると、第
５図のように工具T₆、T₇がワークＷの周面に位置される
と同時に、工具T₄、T₅はワークＷの周面から逃げたリリ
ーフ角度に段取り替えされる。このとき、ラック軸36の
ドグ40が検知スイッチ46をたたき、第３工程の工具にセ
ットされたことを検知する。

そして、この状態から、さらにサーボモータM₂の作用に
よってホルダー９が設定量回動されると工具T₆、T₇の刃
先が切込み方向に移動され、回転しているワークＷの端
縁カ、キに設定された切込み量の座ぐり加工がなされ
る。

この第３工程が終了し、加工が完了すると、サーボモー
タM₂は逆作用してホルダー９を逆回動させることによ
り、全工具T₁〜T₇がワークＷと回転方向および軸方向に
おいて干渉しないリリーフ角度位置に段取りされ、さら
にモータM₁の駆動によってホルダー９は後退され第３図
の初期位置の状態に戻される。

そして、搬送装置41の搬送爪42、43が上昇しワークＷの
両端部を把持するとシリンダＳが作用してセンタ６を後
退させ先端部6aをワークＷから引き抜く。搬送爪42、43
はワークＷを把持したままスピンドル３からワークＷを
外しワークＷを次の加工ステーションへと搬出する。

変形例なお第６図で示すように、同一の主軸台２と同一のホル
ダー９を有する送りユニット枠５とを複数台並設し、各
主軸台２のギヤ17′に対し駆動用モータ４のホイール14
に第１図二点鎖線で示すように台数に応じた複数のベル
ト15′を介装してそれぞれ連結するとともに、各ホルダ
ー９の駆動もそれぞれサーボモータM₁、M₂により伝達さ
せることにより複数個のワークＷを同時加工することが
可能であり、非常にコンパクトで効率のよい加工が可能
となる。

また、ワークＷ形状に応じて種々にホルダー９のツーリ
ングを変更すれば各種加工に容易に対応できる。

発明の効果以上説明したように、本発明の工作機械によれば、工具
ホルダーの軸方向の送り制御によって切削送りがなさ
れ、工具ホルダーの回動方向の送り制御で工具交換、ワ
ークに対する工具のアプローチ、切込みおよびリリーフ
動作を行わせることができるため、駆動制御が非常に簡
単になり、工具段取り替えのための割出し時間を最少限
ですみ、また、１回の工程で複数本の工具によって複数
箇所の加工を同時に行うことができるため工程数を低減
でき、加工時間を大幅に短縮できる。

また、センタの摺動案内部と、工具ホルダーの案内筒部
は同一の送りユニット枠に形成されているため、両者の
平行度を確実に維持でき、したがって加工精度を向上さ
せることができる。

さらに、各種ワークに応じてツーリングを変更すること
により複雑な形状のワークでも簡単に対応でき、汎用性
があり非常に効率のよい加工ができるなど数多くの利点
を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の工作機械を示す垂直断面図、第２図は
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は工具ホルダーのツーリ
ングおよび第１工程時の工具ホルダーの位置を示す正面
図、第４図は第２工程時の工具ホルダーの位置を示す正
面図、第５図は第３工程時の工具ホルダーの位置を示す
正面図、第６図は変形例としてホルダーの配置例を示す
図である。１……工作機械、２……主軸台、３……スピンドル、４
……スピンドル駆動用モータ、５……送りユニット枠、
６……センタ、6a……先端部、７……センタ駆動部、８
……案内筒部、９……工具ホルダー、10……ホルダー回
転用駆動部、11……ホルダー送り用駆動部、Ｔ……工
具、Ｌ……回転中心線、Ｗ……ワーク。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主軸台に回動自在に設けられワークの一端
を把持してワークを回転させるスピンドルと、このスピ
ンドルを回転駆動するスピンドル駆動用モータと、上記
主軸台と離間対設された送りユニット枠に上記スピンド
ルの回転中心線上に位置してワークの他端を保持する回
動自在の先端部を有し軸方向に摺動自在に設けられたセ
ンタと、上記送りユニット枠に設けられ上記センタを軸
方向に送り駆動するセンタ駆動部と、上記送りユニット
枠に形成され上記スピンドルの回転中心線と平行な案内
筒部と、この案内筒部内に回動自在にかつ軸方向に摺動
自在に支持され軸方向および径方向に複数本の工具を保
持した工具ホルダーと、上記送りユニット枠に設けられ
上記工具ホルダーを回動方向に駆動させワークに対する
工具のリリーフ、アプローチ、切込み送りおよび工具交
換を行うホルダー回転用駆動部と、上記送りユニット枠
に設けられ上記工具ホルダーを軸方向に送り駆動させ工
具の位置決めおよび切削送りを行うホルダー送り用駆動
部とを具備したことを特徴とする工作機械。