CN111212698B - 安装有工具单元的车床 - Google Patents

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CN111212698B CN201880059427.5A CN201880059427A CN111212698B CN 111212698 B CN111212698 B CN 111212698B CN 201880059427 A CN201880059427 A CN 201880059427A CN 111212698 B CN111212698 B CN 111212698B
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Abstract

本发明提供一种可使车床的加工性能提高的技术。本发明的第一安装位置(P1)及第二安装位置(P2)在和主轴中心线方向(D1)正交的并设方向(D4)上相邻。第二安装位置(P2)的第二工具单元(U02)为避开第一工具单元(U01)加工工件(W1)时以所述第一工具单元(U01)为基准而主轴(30)可相对占有的区域(A0)的形状。第二工具单元(U02)加工工件(W1)时作用到所述工件(W1)的加工点(P10)在主轴中心线方向(D1)上,比在第一安装位置(P1)或第二安装位置(P2)安装旋转工具单元时所述旋转工具单元的穿过转塔面(41)的旋转中心(CE1)更偏靠主轴(30)侧。

Description

安装有工具单元的车床
技术领域
本发明涉及一种安装有工具单元的车床。
背景技术
作为车床,已知有具备使工件以主轴中心线为中心旋转的正面主轴及背面主轴、以及转塔的NC(Numerical Control,数字控制)车床。专利文献1所公开的NC车床将具有12面左右的转塔面的工具转塔头能够以转塔轴为中心回转地安装于第2工具承载体,使所述第2工具承载体以与转塔轴正交的B轴为中心回转。工具转塔头位于相对于B轴偏心的位置。也就是说,安装有位于从B轴偏心的位置的工具转塔头的第2工具承载体整体以B轴为中心回转,工具转塔头相对于第2工具承载体以与B轴正交的转塔轴为中心回转。
背景技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特表2014-518777号公报
发明内容
[发明要解决的问题]
在转塔头的转塔面多达12面左右的情况下,考虑到以下可能性:当用某工具单元加工工件时,会因转塔头的位置而导致相邻的工具单元和主轴发生干扰。为了避免所述干扰,必须使工具的刀尖(加工点)沿Z轴方向(主轴中心线方向)离开主轴上固持工件的卡盘。所述情况下,无法进行强力切削。另一个方面,为了避免所述干扰,并且使工具的刀尖接近卡盘,也有不在转塔头的相邻面安装工具单元的方法,但是会减少安装在转塔头的工具单元的数量,而无法进行复杂的加工。
另外,如上所述的问题可能存在于各种车床中。
本发明公开一种可使车床的加工性能提高的技术。
[解决问题的技术手段]
本发明是一种安装有工具单元的车床,具有以下形态,即具备:
主轴,使工件以主轴中心线为中心旋转;
转塔头,在转塔面具有多个安装位置;及
切换驱动部,从安装在所述多个安装位置的工具单元之中切换加工所述工件的工具单元;
所述多个安装位置所含的第一安装位置及第二安装位置在和沿着所述主轴中心线的主轴中心线方向正交的并设方向上相邻,
第一工具单元可拆卸地安装在所述第一安装位置,
第二工具单元可拆卸地安装在所述第二安装位置,
所述第二工具单元为避开所述第一工具单元加工所述工件时以所述第一工具单元为基准而所述主轴可相对占有的区域的形状,
所述第二工具单元加工所述工件时作用到所述工件的加工点在所述主轴中心线方向上,比在所述第一安装位置或所述第二安装位置安装有旋转工具单元时所述旋转工具单元的穿过所述转塔面的旋转中心更偏靠所述主轴侧。
[发明的效果]
根据本发明,可提供一种能使车床的加工性能提高的技术。
附图说明
图1是示意性表示车床的例子的俯视图。
图2是示意性表示转塔头的例子的立体图。
图3是示意性表示安装有多个工具单元的转塔头的例子的立体图。
图4是示意性表示安装有多个工具单元的转塔头的例子的俯视图。
图5是示意性表示转塔的驱动部的例子的侧视图。
图6是局部剖视地表示安装有多个工具单元的转塔头的主要部分的例子的图。
图7是示意性表示对向刀具台的驱动部的例子的侧视图。
图8A、8B是示意性表示车刀单元的例子的立体图。
图9A是示意性表示将正面主轴所固持的工件配置到第一工具单元与第二工具单元间的例子的图,图9B是示意性表示将背面主轴所固持的工件配置到第一工具单元与第二工具单元间的例子的图。
图10是示意性表示以第一工具单元为基准而主轴可相对占有的区域的例子的图。
图11是示意性表示以第一工具单元为基准而主轴可相对占有的区域的例子的图。
图12是示意性表示对转塔面的安装位置,将第二工具单元翻转180°安装的例子的俯视图。
图13是示意性表示将主轴所固持的工件在对向刀具台中配置到第一工具单元与第二工具单元间的例子的图。
具体实施方式
以下,说明本发明的实施方式。当然,以下的实施方式只不过是例示本发明的,并非实施方式所示的特征全部为本发明的解决方法所必须。
(1)本发明所含的技术概要:
首先,参考图1~13所示的例子,说明本发明所含的技术概要。另外,本案的附图是示意性表示例子的附图,有时所述附图所示的各方向的放大率不同,有时各附图未整合。当然,本技术的各要素不限于以符号表示的具体例子。
[形态1]
本技术的一形态的车床1具有主轴30、转塔头40、12h及切换驱动部51。所述主轴30使工件W1以主轴中心线AX1为中心旋转。所述转塔头40、12h在转塔面41具有多个安装位置P0。所述切换驱动部51从安装在所述多个安装配置P0的工具单元U0之中切换加工所述工件W1的工具单元U0。所述多个安装位置P0所含的第一安装位置P1及第二安装位置P2在和沿着所述主轴中心线AX1的主轴中心线方向D1正交的并设方向D4上相邻。第一工具单元U01可拆卸地安装在所述第一安装位置P1。第二工具单元U02可拆卸地安装在所述第二安装位置P2。所述第二工具单元U02为避开所述第一工具单元U01加工所述工件W1时以所述第一工具单元U01为基准而所述主轴30可相对占有的主轴占有区域A0的形状。所述第二工具单元U02加工所述工件W1时作用到所述工件W1的加工点P10在所述主轴中心线方向D1上,比在所述第一安装位置P1或所述第二安装位置P2安装有旋转工具单元时所述旋转工具单元的穿过所述转塔面41的旋转中心CE1更偏靠所述主轴30侧。
因为第二工具单元U02为避开以第一工具单元U01为基准而主轴30可相对占有的主轴占有区域A0的形状,所以第一工具单元U01加工工件W1时,在并设方向D4上相邻的第二工具单元U02与主轴30不会发生干扰。另外,第二工具单元U02加工工件W1时,可使加工点P10接近主轴30的固持部而进行强力切削等。因此,本形态可提供一种能使车床的加工性能提高的技术。
此处,第一方向与第二方向正交,意指对平行于第一方向和第二方向的平面投影沿着第一方向的直线及沿着第二方向的直线时,两条直线所成的角度实质上为90°,而非意指沿着第一方向的直线与沿着第二方向的直线在三维空间中相交。因此,主轴中心线方向与并设方向正交不限定于主轴中心线与连接第一安装位置和第二安装位置的直线相交的含义。
以第一工具单元为基准而主轴可相对占有,意指从第一工具单元与主轴的相对位置关系来看,从第一工具单元观察时主轴可存在的范围,且不限定于主轴移动的含义。
加工点在主轴中心线方向上比旋转中心更偏靠主轴侧,意指从加工点、旋转中心及主轴分别沿主轴中心线画垂线时,加工点比旋转中心更偏靠主轴侧,且不限定于连结加工点与旋转中心的直线的朝向为主轴中心线方向的含义。
[形态2]
且说,所述主轴30可包含在所述主轴中心线方向D1上相互对向的正面主轴31及背面主轴32。所述第二工具单元U02能够以在所述主轴中心线方向D1上所述加工点P10比所述旋转中心CE1更偏靠所述正面主轴31侧的第一朝向(例如图11所示的第二转塔面41b的车刀单元U1的朝向)以及在所述主轴中心线方向D1上所述加工点P10比所述旋转中心CE1更偏靠所述背面主轴32侧的第二朝向(例如图12所示的第二转塔面41b的车刀U1的朝向)安装在所述第二安装位置P2。本形态可通过改变同一第二工具单元U02相对于安装位置P0的朝向,而将其用于正面加工或者背面加工,所以可减少安装在转塔头的工具单元的种类。
[形态3]
所述第二工具单元U02可具有安装到所述第二安装位置P2的安装部位110及在所述安装部位110的远离所述转塔面41的一侧保持工具T0的保持部位120。可为,以所述第二工具单元U02加工所述工件W1的位置为基准时,在所述主轴中心线方向D1上,所述保持部位120窄于所述安装部位110。本形态可提供安装有形状合适的工具单元U0的车床,所述工具单元U0避免在与主轴中心线方向D1正交的并设方向D4上相邻的工具单元U0与主轴30干扰。
[形态4]
所述第二工具单元U02可为具有车刀T1的车刀单元U1。所述形态可提供一种安装有适于强力切削等的车刀单元的车床。
(2)安装有工具单元的车床的构成的具体例子:
图1示意性表示主轴固定型NC车床1作为车床的例子。所述车床1在基台2上,具有设有正面主轴31的正面主轴台21、设有背面主轴32的背面主轴台22、转塔11、及正面加工用对向刀具台12A、背面加工用对向刀具台12B等。符号3表示车床1的外装。另外,将正面主轴台21与背面主轴台22统称为主轴台20,将正面主轴31与背面主轴32统称为主轴30,将正面加工用对向刀具台12A、背面加工用对向刀具台12B统称为对向刀具台12,将转塔11与对向刀具台12统称为刀具台。将安装有工具单元U01的刀具台称为所谓的工具***。图1中,为方便起见,也表示数字控制主轴台20或刀具台11、12等的动作的NC装置(数字控制装置)7,但NC装置7不限于位于图1所示的位置。
图1中,背面主轴32可与背面主轴台22一起向Z轴方向移动,刀具台11、12可向X轴方向、Y轴方向及Z轴方向移动。X轴方向、Y轴方向及Z轴方向互相正交,但如果因设计等未正交时仍为互不相同的方向,那么也包含在本技术中。另外,「正交」不限于严格的90°,也包含因误差而从严格的90°偏离的情况。另外,方向或位置等相同不限于严格一致,也包含因误差而从严格一致偏离的情况。此外,各部的位置关系说明只不过是例示。因此,以下这些情况也包含在本技术中:将左右方向变更为上下方向或前后方向,或者,将上下方向变更为左右方向或前后方向,或者,将前后方向变更为左右方向或上下方向,或者,将旋转方向变更为相反方向等。
设有正面主轴31的正面主轴台21不向X轴方向、Y轴方向及Z轴方向中的任一个方向移动。
基台2也称为床身或平台等,构成直接或间接支撑所述各部11、12、20等的底座部分。
正面主轴31与背面主轴32在Z轴方向上互相对向。设有背面主轴32的背面主轴台22通过安装在基台2的Z轴方向驱动马达MS(伺服马达)、及Z轴方向进给机构MSm,向Z轴方向的双向移动。
设置在主轴台20的主轴30具有将工件W1可释放地进行固持的卡盘30a(固持部的例子),使工件W1以沿着工件W1的长度方向的主轴中心线AX1为中心旋转。另外,将正面主轴31的第一卡盘31a及背面主轴32的第二卡盘32a统称为卡盘30a。正面主轴31使从背后或正面向长度方向***的圆柱状(杆状)工件W1突出设定量,并以第一卡盘31a固持。所述工件W1通过转塔11及正面加工用对向刀具台12A被进行正面加工。背面主轴32通过使背面主轴台22在Z轴方向靠近正面主轴台21,而向Z轴方向接收正面加工后的工件W2。用第二卡盘32a将向Z轴方向***的工件W2可释放地进行固持的背面主轴32使工件W2以主轴中心线AX1为中心旋转。另外,经正面加工的工件W2的概念包含在工件W1的概念中。固持在背面主轴32的第二卡盘32a的工件W2被例如工具T0所含的切断式车刀切断,并通过转塔11及背面加工用对向刀具台12B被进行背面加工。
另外,也可通过使共用的对向刀具台向Z轴方向的双向移动,而使安装在所述对向刀具台的工具单元U0对由正面主轴31的第一卡盘31a固持的工件W1及由背面主轴32的第二卡盘32a固持的工件W2这两个工件发挥作用。另外,也可使用3台以上的对向刀具台加工工件。也就是说,设置在车床的对向刀具台可为1台,也可为3台以上。当然,也可在转塔11侧,设置不同于转塔11的1台以上的刀具台。
转塔11具有转塔头40及转塔驱动部50,可进行固持在正面主轴31的工件W1的正面加工及固持在背面主轴32的工件W2的背面加工这两种加工。在转塔头40安装多个工具单元U0,从所述工具单元U0之中切换加工工件W1的工具单元。转塔驱动部50使转塔头40向X轴方向、Y轴方向及Z轴方向往返移动,并使转塔头40进一步以B轴为中心回转。
正面加工用对向刀具台12A具有转塔头12h及对向刀具台驱动部70,在X轴方向(刀具台对向方向D3的例子),隔着工件W1配置在转塔头40的相反侧。在转塔头12h安装多个工具单元U0,从所述工具单元U0之中切换加工工件W1的工具单元。对向刀具台驱动部70使转塔头12h向X轴方向、Y轴方向及Z轴方向往返移动,并使转塔头12h进一步以B2轴为中心回转。
背面加工用对向刀具台12B具有转塔头12h及对向刀具台驱动部70,在X轴方向,隔着工件W2配置在转塔头40的相反侧。另外,由于正面加工用对向刀具台12A、背面加工用对向刀具台12B的构成大致相同,所以正面加工用对向刀具台12A、背面加工用对向刀具台12B的各部分使用相同符号。在背面加工用对向刀具台12B的转塔头12h安装多个工具单元U0,从所述工具单元U0之中切换加工工件W2的工具单元。背面加工用对向刀具台12B的对向刀具台驱动部70使转塔头12h向X轴方向、Y轴方向及Z轴方向往返移动,并使转塔头12h进一步以B3轴为中心回转。
另外,刀具台11、12及工具单元U0的细节在下文叙述。
NC装置7具有CPU(Central Processing Unit,中央处理单元)、写入有应用程序的ROM(Read Only Memory,只读存储器)、记忆NC程序等的RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)、计时电路、及接口(I/F)等。所述CPU一面将RAM作为工作区域使用,一面执行应用程序,从未图示的操作面板或外部计算机受理各种信息的输入,解析NC程序并执行。操作员可使用操作面板或外部计算机让NC装置7的RAM存储NC程序。
图2是示意性例示转塔头40的立体图。图3是示意性例示安装有多个工具单元U0的转塔头40的立体图。图4是示意性例示安装有多个工具单元U0的转塔头40的俯视图。另外,安装在图4所示的转塔头40的多个工具单元U0与安装在图3所示的转塔头单元40的多个工具单元U0不一致。
转塔头40具有多个转塔面41,所述多个转塔面41能够以B轴(分度轴AX2)为中心呈放射状地安装工具单元U0。如图2~4所示,转塔头40在B轴(AX2)周围以90°的间隔具有4面的第一转塔面41a、第二转塔面41b、第三转塔面41c、第四转塔面41d。另外,将第一转塔面41a、第二转塔面41b、第三转塔面41c、第四转塔面41d统称为转塔面41。第一转塔面41a与第三转塔面41c位于相反侧,第二转塔面41b与第四转塔面41d位于相反侧。从第一转塔面41a观察时,与左边相邻的第二转塔面41b所成的角度为90°,与右边相邻的第四转塔面41d所成的角度也为90°。从第三转塔面41c观察时,与左边相邻的第四转塔面41d所成的角度为90°,与右边相邻的第二转塔面41b所成的角度也为90°。
各转塔面41可在沿着B轴方向(AX2)的Y轴方向(分度轴方向D2及并设方向D4的例子)上的多个安装位置P0,安装工具单元U0。如图2~4所示,各转塔面41在Y轴方向(D2、D4),具有下侧的第一安装位置P1及上侧的第二安装位置P2。另外,将第一安装位置P1、第二安装位置P2统称为安装位置P0。当然,各转塔面41的安装位置也可为3处以上。另外,多个转塔面的其中一部分也可仅有一个安装位置。在转塔面41的各安装位置P0处,形成可供工具单元U0的一部分***的贯通孔H0。在所述孔H0周围,与螺丝SC1螺合的螺纹孔H1(图2中为4处)形成在转塔面41。工具单元U0在各安装位置P0处,以孔H0的中心为基准,通过螺丝SC1安装到转塔面41。如此一来,各转塔面41能够将多个工具单元U0安装成梳齿状,且能够将各工具单元U0可拆卸地安装。
转塔头40在对应于下侧的第一安装位置P1的位置,具有用于旋转驱动旋转工具的旋转驱动***42。各转塔面41能够将旋转工具单元可拆卸地安装。在第一转塔面41a、第二转塔面41b、第三转塔面41c、第四转塔面41d的第一安装位置P1安装有旋转工具单元的情况下,通过旋转驱动***42旋转驱动所述旋转工具单元的旋转工具。在对应于上侧的第二安装位置P2的位置,不配置旋转驱动***。当然,也可在对应于第二安装位置P2的位置配置旋转驱动***,也可在对应于下侧的第一安装位置P1的位置没有旋转驱动***。
如图3、4所示,在工具单元U0具有如车刀单元U1或钻头单元U2般不旋转的工具单元、及如第一旋转钻头单元U3、第二旋转钻头单元U4或立铣刀单元U5或多边形切割器单元(未图示)般旋转的旋转工具单元。车刀单元U1具有车刀T1作为工具T0。钻头单元U2具有钻头T2作为工具T0。第一旋转钻头单元U3具有第一旋转钻头T3作为旋转工具。第二旋转钻头单元U4具有多个第二旋转钻头T4作为旋转工具。立铣刀单元U5具有立铣刀T5作为旋转工具。另外,将车刀T1、钻头T2、第一旋转钻头T3、第二旋转钻头T4、立铣刀T5等统称为工具T0。
图5示意性例示在X轴方向(刀具台对向方向D3的例子)、Y轴方向(分度轴方向D2的例子)、Z轴方向(主轴中心线方向D1的例子)及回转方向上驱动转塔头40的转塔驱动部50。图5所示的转塔驱动部50只不过为一例,转塔驱动部50的构成可进行各种变化。
图5所示的转塔驱动部50具有升降台61,该升降台61收纳有用于使转塔头40以B轴(AX2)为中心回转的回转驱动马达M1。作为伺服马达的回转驱动马达M1根据来自NC装置7的指令,使转塔头40绕B轴回转。由此,B轴作为回转用控制轴,用于工具单元U0的分度。升降台61具有与长度方向朝向Y轴方向的滚珠螺杆62b螺合的螺母61n。滚珠螺杆62b与螺母61n构成用于使转塔头40与升降台61一起向Y轴方向的双向移动的进给机构61m。
另外,转塔驱动部50具有X轴方向滑动台62,该X轴方向滑动台62设有用于使转塔头40向Y轴方向的双向移动的Y轴方向驱动马达M2。作为伺服马达的Y轴方向驱动马达M2根据来自NC装置7的指令,旋转驱动所述滚珠螺杆62b。通过所述进给机构61m,转塔头40与升降台61一起向Y轴方向移动。由此,兼作回转轴的Y轴作为工具选择用控制轴,用于工具单元U0的选择。
根据以上所述,转塔驱动部50通过使转塔头40以B轴(AX2)为中心回转,且使转塔头40向Y轴方向(D2)移动,而切换加工工件W1的工具单元U0。也就是说,驱动马达M1、M2、升降台61及进给机构61m构成切换驱动部51。
所述X轴方向滑动台62具有:一对引导构件62g,可向X轴方向滑动地与一对导轨63r嵌合;及螺母62n,与长度方向朝向X轴方向的滚珠螺杆63b螺合。滚珠螺杆63b与螺母62n构成用于使转塔头40与X轴方向滑动台62一起向X轴方向的双向移动的进给机构62m。
此外,转塔驱动部50具有Z轴方向滑动台63,该Z轴方向滑动台63设有用于使转塔头40向X轴方向的双向移动的X轴方向驱动马达M3。作为伺服马达的X轴方向驱动马达M3根据来自NC装置7的指令,旋转驱动所述滚珠螺杆63b。通过所述进给机构62m,转塔头40与X轴方向滑动台62一起向X轴方向移动。
根据以上所述,转塔驱动部50使转塔头40向X轴方向(D3)移动。也就是说,X轴方向驱动马达M3、X轴方向滑动台62及进给机构62m构成第一对向驱动部53。
所述Z轴方向滑动台63具有:引导构件63g,可向Z轴方向滑动地与一对导轨64r嵌合;及螺母63n,与长度方向朝向Z轴方向的滚珠螺杆64b螺合。滚珠螺杆64b与螺母63n构成用于使转塔头40与Z轴方向滑动台63一起向Z轴方向的双向移动的进给机构63m。
此外,转塔驱动部50具有用于使转塔头40向Z轴方向的双向移动的Z轴方向驱动马达M4。Z轴方向驱动马达M4安装在基台2。作为伺服马达的Z轴方向驱动马达M4根据来自NC装置7的指令,旋转驱动所述滚珠螺杆64b。通过所述进给机构63m,转塔头40与Z轴方向滑动台63一起向Z轴方向移动。由此,可使安装在转塔头40的工具单元U0作用于固持在正面主轴31的工件W1及固持在背面主轴的工件W2这两个工件。
根据以上所述,转塔驱动部50使转塔头40向Z轴方向(D1)移动。也就是说,Z轴方向驱动马达M4、Z轴方向滑动台63及进给机构63m构成Z轴驱动部52。
图6局部剖视地例示安装有多个工具单元U0的转塔头40的主要部分。图6所示的转塔头40只不过为一例,转塔头40的构成可进行各种变化。
在图6所示的第四转塔面41d,在下侧的第一安装位置P1安装有第一旋转钻头单元U3,在上侧的第二安装位置P2安装有车刀单元U1。位于对应于第一安装位置P1的位置的旋转驱动***42具有:驱动齿轮43,与旋转工具单元的旋转工具轴Ts的从动齿轮Tg螺合;及旋转工具驱动马达MT1,以B轴(AX2)为中心,对驱动齿轮43进行旋转驱动。图6所示的齿轮43、Tg为锥齿轮,但是将来自旋转工具驱动马达MT1的旋转力传递到旋转工具的方式不限于锥齿轮的啮合。旋转工具驱动马达MT1根据来自NC装置7的指令,经由齿轮43、Tg使旋转工具(例如第一旋转钻头T3)旋转。穿过转塔面41的旋转工具轴Ts的旋转轴AX11与B轴(AX2)正交,通过第一安装位置P1的孔H0的中心。如第一旋转钻头单元U3般旋转工具位于旋转轴AX11的延长线上的情况下,旋转工具以位于穿过第一安装位置P1的位置的旋转轴AX11为中心旋转。
通过利用回转驱动马达M1的驱动使转塔头40绕B轴回转以及利用Y轴方向驱动马达M2的驱动使转塔头40向Y轴方向(D2)移动,而切换加工工件W1的工具单元U0。例如,设想将第四转塔面41d的第二安装位置P2的车刀单元U1用于正面加工。所述情况下,NC装置7只要以第四转塔面41d朝向正面主轴31的方式控制回转驱动马达M1的回转驱动,且以上侧的第二安装位置P2与主轴中心线AX1对向的方式控制Y轴方向驱动马达M2的驱动即可。当然,NC装置7可通过对转塔头40进行向X、Y、Z轴方向的移动控制及绕B轴的回转控制,而使车刀T1加工工件W1。
接着,设想将加工工件W1的工具单元U0切换成同一第四转塔面41d的其它的第一安装位置P1的第一旋转钻头单元U3。所述情况下,NC装置7只要以下侧的第一安装位置P1与主轴中心线AX1对向的方式控制Y轴方向驱动马达M2的驱动即可。在此基础上,NC装置7可通过对转塔头40进行向X、Y、Z轴方向的移动控制及绕B轴的回转控制,而使第一旋转钻头T3加工工件W1。
另外,将正面加工后的工件W2进行背面加工的情况下,NC装置7只要以转塔头40成为加工工件W2的位置的方式控制Z轴方向驱动马达M4的驱动即可。当然,利用回转驱动马达M1的驱动使转塔头40绕B轴回转以及利用Y轴方向驱动马达M2的驱动使转塔头40向Y轴方向(D2)移动,由此可切换加工工件W2背面的工具单元U0。
另外,转塔头40具有彼此翻转180°的第一转塔面41a、第三转塔面41c及彼此翻转180°的第二转塔面41b、第四转塔面41d。因此,本车床1可用同一转塔头40同时加工固持在正面主轴31的工件W1及固持在背面主轴32的工件W2这两个工件。
图7示意性例示在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向及回转方向上驱动正面加工用对向刀具台12A的对向刀具台驱动部70。图7所示的对向刀具台驱动部70只不过是一例,对向刀具台驱动部70的构成可进行各种变化。另外,背面加工用对向刀具台12B的对向刀具台驱动部与图7所示的对向刀具台驱动部70除了B2、B3轴不同外,都为相同的构成。因此,省略背面加工用对向刀具台12B的对向刀具台驱动部的图示。
图7所示的对向刀具台驱动部70具有升降台81,该升降台81收纳有用于使转塔头12h以B2轴为中心回转的回转驱动马达M11。作为伺服马达的回转驱动马达M11根据来自NC装置7的指令,使转塔头12h绕B2轴回转。升降台81具有与长度方向朝向Y轴方向的滚珠螺杆82b螺合的螺母81n。滚珠螺杆82b与螺母81n构成用于使转塔头12h与升降台81一起向Y轴方向的双向移动的进给机构81m。
另外,对向刀具台驱动部70具有X轴方向滑动台82,该X轴方向滑动台82设有用于使转塔头12h向Y轴方向的双向移动的Y轴方向驱动马达M12。作为伺服马达的Y轴方向驱动马达M12根据来自NC装置7的指令,旋转驱动所述滚珠螺杆82b。通过所述进给机构81m,转塔头12h与升降台81一起向Y轴方向移动。
所述X轴方向滑动台82具有:一对引导构件82g,可向X轴方向滑动地与一对导轨83r嵌合;及螺母82n,与长度方向朝向X轴方向的滚珠螺杆83b螺合。滚珠螺杆83b与螺母82n构成用于使转塔头12h与X轴方向滑动台82一起向X轴方向的双向移动的进给机构82m。
此外,对向刀具台驱动部70具有Z轴方向滑动台83,该Z轴方向滑动台83设有用于使转塔头12h向X轴方向的双向移动的X轴方向驱动马达M13。作为伺服马达的X轴方向驱动马达M13根据来自NC装置7的指令,旋转驱动所述滚珠螺杆83b。通过所述进给机构82m,转塔头12h与X轴方向滑动台82一起向X轴方向移动。
根据以上所述,对向刀具台驱动部70使转塔头12h向X轴方向(D3)移动。也就是说,X轴方向驱动马达M13、X轴方向滑动台82及进给机构82m构成第二对向驱动部71。
所述Z轴方向滑动台83具有:引导构件83g,可向Z轴方向滑动地与一对导轨84r嵌合;及螺母83n,与长度方向朝向Z轴方向的滚珠螺杆84b螺合。滚珠螺杆84b与螺母83n构成用于使转塔头12h与Z轴方向滑动台83一起向Z轴方向的双向移动的进给机构83m。
此外,对向刀具台驱动部70具有用于使转塔头12h向Z轴方向的双向移动的Z轴方向驱动马达M14。Z轴方向驱动马达M14安装在基台2。作为伺服马达的Z轴方向驱动马达M14根据来自NC装置7的指令,旋转驱动所述滚珠螺杆84b。通过所述进给机构83m,转塔头12h与Z轴方向滑动台83一起向Z轴方向移动。
如上所述,通过使转塔头40以B轴(AX2)为中心回转,且使转塔头40向Y轴方向(D2)移动,而切换加工工件W1的工具单元U0。如此一来,由于作为回转轴的B轴兼作作为工具选择轴的Y轴,所以以B轴(AX2)为中心回转的部位仅为转塔头40,无需使转塔结构物整体回转,结构物整体所需的占有区域较少即可。另外,由于作为回转轴的B轴兼作作为工具选择轴的Y轴,所以无需B轴专用的引导机构或B轴专用的伺服马达,而实现廉价的机械。此外,由于转塔头40在B轴(AX2)周围具有4面的第一转塔面41a、第二转塔面41b、第三转塔面41c、第四转塔面41d,所以安装在未使用的转塔面41的工具单元U0不易与主轴30产生干扰。因此,可进行高精度加工,如使工件W1的加工点靠近主轴30的固持部进行强力切削等。
此外,由于转塔11与对向刀具台12隔着主轴30配置,所以可对同一工件W1进行均衡切削等同时加工,而实现高生产性及复杂加工。
只是,关于转塔头40的B轴周围,为了避免工具单元U0与主轴30发生干扰,转塔面减少到4面以下。因此,通过对各转塔面41,向Y轴方向呈梳齿状设置多个工具单元U0,而增加工具的件数来对应多种多样的工件加工。此处,在为减小Y轴方向行程而使工具单元彼此接近配置的情况下,相对于作用到工件上的工具单元在Y轴方向上相邻的工具单元与主轴的距离缩短,所述相邻的工具单元与主轴的干扰成为问题。所述问题在使用Y轴进行复杂加工的情况下尤为显著。
另外,如具有12面转塔面的转塔头12h般,即便转塔面的数量变多,但工具单元彼此的间隔相对缩窄。所述情况下,相对于作用到工件上的工具单元相邻的工具单元与主轴的距离缩短,所述相邻的工具单元与主轴的干扰成为问题。
因此,本具体例中,某工具单元加工工件W1时,将在工具单元U0的并设方向D4上相邻的工具单元设为避开与主轴30干扰的形状。以下,说明工具单元U0的构成。
(3)工具单元的构成:
如图6所示,第一安装位置P1、第二安装位置P2在与Z轴方向(D1)正交的并设方向D4上相邻。因此,安装在第一安装位置P1的第一工具单元U01加工工件W1时,要求安装在第二安装位置P2的第二工具单元U02与主轴30不发生干扰。如果为了避免所述干扰而在主轴中使工具的加工点离开固持工件的卡盘,那么无法进行强力切削。因此,各工具单元U0设为避开相邻的工具单元加工工件W1时以所述工具单元为基准而主轴30可相对占有的主轴占有区域A0(参考图10、图11)的形状。此处,将加工工件W1的工具单元设为第一工具单元U01,将相对于所述第一工具单元U01在并设方向D4上相邻的工具单元设为第二工具单元U02。图6所示的例子中,第一工具单元U01为第一旋转钻头单元U3,第二工具单元U02为车刀单元U1。
图8A、8B示意性例示车刀单元U1的外观。车刀单元U1具有车刀T1、及保持所述车刀T1的柄的支架100。所述支架100具有对转塔面41的安装位置P0可拆卸地安装的安装部位110及保持车刀T1的保持部位120。所述保持部位120以安装部位110为起点沿着离开转塔面41的朝向延伸,如图8所示,具有供车刀T1的柄***的凹状***部122。保持部位120在Z轴方向(D1)上,仅在一侧端面120a具有***部122的开口部122a。支架100在安装部位110与保持部位120相交的部分,具有成为保持部位120的开口部122a侧的第一凹部131及成为与保持部位120的开口部122a相反侧的第二凹部132。在安装部位110形成有用于从第一凹部131、第二凹部132让螺丝SC1通过的螺丝插通孔136。另外,支架100在第二凹部132具有从安装部位110连接到保持部位120的肋部134。所述肋部134位于上侧螺丝插通孔136与下侧螺丝插通孔136间,且为随着远离安装部位110而接近保持部位120的大致三角柱状。
图8A、8B所示的车刀单元U1从Y轴方向(D4)观察时为大致T字形。此处,以车刀单元U1加工工件W1的位置为基准时,将安装部位110在Z轴方向(D1)上的长度设为L1,将保持部位120在Z轴方向(D1)上的长度设为L2。保持部位120的长度L2为不包含肋部134的长度。车刀单元U1为满足L2<L1的形状。因此,车刀单元U1以加工工件W1的位置为基准时,Z轴方向上,保持部位120窄于安装部位110。此种车刀单元U1的形状为避开在并设方向D4上相邻的工具单元U0加工工件W1时以所述工具单元U0为基准而主轴30可相对占有的主轴占有区域A0的形状。
车刀单元U1以外的工具单元U0也以加工工件W1的位置为基准时,在Z轴方向上,工具T0的保持部位窄于安装部位。所述工具单元U0的形状为避开所述主轴占有区域A0的形状。
图9A示意性例示将正面主轴31所固持的工件W1配置到第一工具单元U01与第二工具单元U02间的状态。图9B示意性例示将背面主轴32所固持的工件W1配置到第一工具单元U01与第二工具单元U02间的状态。此处,图9A、9B所示的第一工具单元U01为立铣刀单元U5,图9A、9B所示的第二工具单元U02为车刀单元U1。因为作为第二工具单元U02的车刀单元U1为避开所述主轴占有区域A0的形状,所以,作为第一工具单元U01的立铣刀单元U5可在卡盘30a的附近加工工件W1。
接着,参考图10、11,说明各工具单元U0的形状的设计方法。图10、11示意性例示利用第一工具单元U01加工工件时以第一工具单元U01为基准而主轴30可相对占有的主轴占有区域A0(附注阴影线的区域)。此处,图10示意性表示从Z轴方向观察立铣刀单元U5(第一工具单元U01)及车刀单元U1(第二工具单元U02)的状态,图11是从Y轴方向观察作为第二工具单元U02的车刀单元U1(第二工具单元U02)的状态。
第一工具单元U01为立铣刀单元U5的情况下,必须让立铣刀T5在Y轴方向上通过工件W1的最大径所对应的圆区域A0w。因此,设想Y轴方向上与立铣刀T5的前端部两侧相接的圆区域A0w,将立铣刀T5的前端部沿着所述圆区域A0w的边界向X轴方向及Z轴方向移动时以立铣刀单元U5为基准而主轴30可相对占有的三维区域设为主轴相对于立铣刀单元U5的占有区域。主轴30可占有的三维区域为依存于主轴30的外形的形状,且向X轴方向、Y轴方向及Z轴方向具有宽度。此处,图10中上侧的圆区域A0w为将立铣刀T5配置到工件W1下侧时,也就是将工件W1配置到立铣刀T5与第二工具单元U02的工具T0(图10中为车刀T1)间时的工件W1的最大径所对应的区域。图10中下侧的圆区域A0w为将立铣刀T5配置到工件W1上侧时的工件W1的最大径所对应的区域。另外,图10中,在2个圆区域A0w的外侧且主轴占有区域A0的内侧所表示的二点链线区域A0c表示主轴30中直径细一级的卡盘30a可占有的三维区域。卡盘30a可占有的三维区域为依存于卡盘30a的外形的形状,区域A0c对应于图11、12所示的缺口部A0n。
实际上,安装到第一安装位置P1的工具单元U0不限定于立铣刀单元U5。因此,关于立铣刀单元U5以外的工具单元U0,也将工具T0相对于工件W1的最大径所对应的圆区域A0w移动时以所述工具单元U0为基准而主轴30可相对占有的三维区域设为主轴相对于所述工具单元U0的占有区域。如果求出各工具单元U0的主轴占有区域的总和,也就是说,如果将各工具单元U0的主轴占有区域重叠,那么成为用于设计第二工具单元U02的形状的主轴占有区域A0。主轴占有区域A0为利用可安装到第一安装位置P1的所有种类的工具单元U0中的至少一种工具单元U0加工工件时以所述工具单元U0为基准而主轴30可能相对占有的三维区域。
图1所示的车床1包含作为主轴30的正面主轴31与背面主轴32。因此,如图11所示,设定以第一工具单元U01为基准而正面主轴31可相对占有的正面主轴占有区域A1以及以第一工具单元U01为基准而背面主轴32可相对占有的背面主轴占有区域A2。正面主轴占有区域A1如图9A所示,为第一工具单元U01正面加工工件W1时以第一工具单元U01为基准而正面主轴31可相对占有的区域。背面主轴占有区域A2如图9B所示,为第一工具单元U01背面加工工件W2时以第一工具单元U01为基准而背面主轴32可相对占有的区域。主轴占有区域A0包含正面主轴占有区域A1与背面主轴占有区域A2。
第二工具单元U02被设计成在避开所述主轴占有区域A0的范围内尽可能大的形状。如图10、11所示,因为在接近转塔面41的位置不存在主轴占有区域A0,所以第二工具单元U02的安装部位110可设为较宽的形状。另一方面,离开转塔面41的位置如图10所示,从Z轴方向观察时和第二工具单元U02与主轴占有区域A0有重叠。即便存在所述重叠,如图11所示,从Y轴方向观察时在正面主轴占有区域A1与背面主轴占有区域A2间也存在间隙CL1。如果将工具T0(图11中为车刀T1)的保持部位120设为落在所述间隙CL1上的形状,那么第二工具单元U02与主轴30不发生干扰。由此,可利用第一工具单元U01进行自由度较高的工件加工,如将第一工具单元U01的工具T0(图10中为立铣刀T5)接近卡盘30a加工工件W1等。
根据以上所述,以加工工件W1的位置为基准时,Z轴方向上,保持部位120窄于安装部位110的形状为作为工具单元U0的形状的优选形状。
另外,除去如图6所示的第一旋转钻头T3或图10所示的立铣刀T5般使旋转工具以位于穿过转塔面41的位置的旋转轴AX11为中心旋转的旋转工具单元外,使各工具单元U0的加工点P10(参考图11)接近主轴30。加工点P10为工具单元U0加工工件W1时作用到所述工件W1的点。例如,如图11所示,车刀单元U1的加工点P10为车刀T1的刀尖T1e。虽未图示,但多边形切割器单元的加工点成为旋转工具的刀尖。
此处,如图10、11所示,将旋转工具单元(图10、11中为立铣刀单元U5)安装到下侧第一安装位置P1时所述旋转工具的穿过转塔面41的位置设为旋转中心CE1。将加工点P10偏离中心的工具单元U0安装到第二安装位置P2的情况下,所述工具单元U0的加工点P10在Z轴方向(D1)上比第一安装位置P1处的旋转中心CE1更偏靠主轴30侧。图11所示的车刀单元U1中成为加工点P10的刀尖T1e在Z轴方向上偏靠正面主轴31侧。如图11所示,具有接近正面主轴31的第一卡盘31a的刀尖T1e的车刀单元U1可对第一卡盘31a所固持的工件W1进行强力切削等。
各工具单元U0可对于转塔面41的安装位置P0翻转180°地安装。图12示意性例示对于第二转塔面41b的第二安装位置P2将车刀单元U1翻转180°地安装的状况。此处,图11表示对第二安装位置P2,沿着在Z轴方向(D1)上加工点P10比旋转中心CE1更偏靠正面主轴31侧的第一朝向安装车刀单元U1的例子。图12表示对第二安装位置P2,沿着在Z轴方向(D1)上加工点P10比旋转中心CE1更偏靠背面主轴32侧的第二朝向安装车刀单元U1的例子。
首先,参考图2、3、8A、8B,说明将工具单元U0翻转180°安装的方法。
从安装位置P0拆卸工具单元U0时,将固定有工具单元U0的4个部位的螺丝SCI拆除即可。如果将所述工具单元U0翻转180°,那么可将工具单元U0的各螺丝插通孔136对准安装位置P0的各螺丝孔H1。因此,将螺丝SC1穿过各螺丝插通孔136而将所述螺丝SC1螺合到螺丝孔H1时,工具单元U0对安装位置P0翻转180°地安装。将图11所示的车刀单元U1翻转180°时成为图12所示的状态。
图12所示的车刀单元U1中成为加工点P10的刀尖T1e在Z轴方向上偏靠背面主轴32侧。如图12所示,具有接近背面主轴32的第二卡盘32a的刀尖T1e的车刀单元U1可对第二卡盘32a所固持的工件W2进行强力切削等。
另外,加工点P10与卡盘30a的间隔可以尽可能最短的方式设为例如0.5~8mm左右,更优选为1~4mm左右。
另外,在上侧第二安装位置P2所对应的位置具有旋转驱动***的情况、在第二安装位置P2安装有旋转工具单元的情况下,可将所述旋转工具单元的穿过转塔面41的位置设为旋转中心CE1。在第二安装位置P2,有代替所述旋转工具单元而安装加工点P10偏离中心的工具单元U0的情况。所述情况下,所述工具单元U0的加工点P10在Z轴方向上比第二安装位置P2处的旋转中心CE1更偏靠主轴30侧。
另外,图2、3、6、10所示的第一安装位置P1、第二安装位置P2仅为了方便起见而将下侧设为第一安装位置P1,将上侧设为第二安装位置P2。因此,可将上侧的第二安装位置P2适用于本技术的第一安装位置,将下侧的第一安装位置P1适用于本技术的第二安装位置。
如以上所说明,由于各工具单元U0(第二工具单元U02)为避开以在并设方向D4上相邻的工具单元(第一工具单元U01)为基准而主轴30可相对占有的主轴占有区域A0的形状,所以与工件加工中的工具单元(第一工具单元U01)相邻的工具单元(第二工具单元U02)和主轴30不发生干扰。另外,所述相邻的工具单元(第二工具单元U02)加工工件W1时,可将加工点P10接近主轴30的卡盘30a而进行强力切削等。
此外,可通过改变同一工具单元U0相对于安装位置P0的朝向来用于正面加工或者用于背面加工,所以可减少安装到转塔面的工具单元的种类。
因此,本具体例可使车床小型化,且可在紧凑的同时廉价地提供高度生产性与多种功能。
(4)变化例:
本技术可考虑各种变化例。
例如,车床不限于正面主轴31不向Z轴方向移动的主轴固定型车床,也可为正面主轴向Z轴方向的双向移动的主轴移动型车床。另外,车床也可具有固持经主轴所固持的工件且与主轴一起旋转的导套。
所述对向刀具台12向X轴方向、Y轴方向及Z轴方向移动,但也可将本技术应用于设有不向Y轴方向移动的对向刀具台的车床。
所述转塔头40具有4面转塔面,但也可将本技术应用于转塔头具有3面转塔面或5面以上转塔面的情况。
另外,本技术不限定于在转塔头的所有安装位置P0安装避开主轴占有区域A0的形状的工具单元。在转塔头的部分安装位置P0安装避开主轴占有区域A0的形状的工具单元,在剩余的安装配置P0安装进入主轴占有区域A0的形状的工具单元时,也可使用本技术。
另外,如对向刀具台12的转塔头12h般,由于安装在各转塔面的工具单元U0为一个,但是,转塔面的数量多达例如12面,所以使工具单元彼此的间隔相对变窄的情况下,也可适用本技术。
图13是示意性例示将正面主轴31的第一卡盘31a所固持的工件W1在正面加工用对向刀具台12A中配置在第一工具单元U01与第二工具单元U02间的状况。转塔头12h中,连接第一工具单元U01的第一安装位置P1与第二工具单元U02的第二安装位置P2的方向为并设方向D4。图13中,第一工具单元U01为立铣刀单元U5,第二工具单元U02为车刀单元U1。因为正面加工用对向刀具台12A不进行背面加工,所以各工具单元U0只要设为避开正面主轴占有区域A1的形状即可。
安装到转塔头12h的各转塔面的工具单元U0(第二工具单元U02)被设为避开以并设方向D4上相邻的工具单元(第一工具单元U01)为基准而正面主轴31可相对占有的正面主轴占有区域A1的形状。因此,与工件加工中的工具单元(第一工具单元U01)相邻的工具单元(第二工具单元U02)和正面主轴31不发生干扰。另外,所述相邻的工具单元(第二工具单元U02)正面加工工件W1时,可将加工点接近正面主轴31的第一卡盘31a而进行强力切削等。
虽未图示,但关于背面加工用对向刀具台12B,也通过安装避开背面主轴占有区域A2的形状的工具单元U0,使得与工件加工中的工具单元(第一工具单元U01)相邻的工具单元(第二工具单元U02)和背面主轴32不发生干扰。另外,所述相邻的工具单元(第二工具单元U02)背面加工工件W1时,可将加工点接近背面主轴32的第二卡盘32a而进行强力切削等。
当然,本技术不限定于在转塔头12h的所有安装位置P0安装避开主轴占有区域A0的形状的工具单元。即便在转塔头12h的部分安装位置P0安装避开主轴占有区域A0的形状的工具单元,在剩余的安装位置P0安装进入主轴占有区域A0的形状的工具单元,也可使用本技术。
此外,车床无对向刀具台,或转塔头不向X轴方向或Z轴方向移动,或分度轴方向为Y轴以外的方向,或无车床的背面主轴,或无法改变安装在转塔面的工具单元的朝向等情况下,只要能使安装在转塔头的工具单元作用于工件,那么也可应用本技术。
(5)总结:
如上所说明,根据本发明,可提供一种能通过各种形态使车床的加工性能提高的技术等。当然,仅包含权利要求的构成要件的技术,也能获得所述的基本作用、效果。
另外,也可实施将所述例子中公开的各构成互相置换或变更组合的构成、将公知技术及所述例子中公开的各构成相互置换或变更组合的构成等。本发明也包含这些构成等。
[符号的说明]
1 车床
2 基台
7 数字控制装置
11 转塔
12 对向刀具台
12A 正面加工用对向刀具台
12B 背面加工用对向刀具台
12h 转塔头
20 主轴台
21 正面主轴台
22 背面主轴台
30 主轴
30a 卡盘(固持部的例子)
31a 第一卡盘(固持部的例子)
32a 第二卡盘(固持部的例子)
31 正面主轴
32 背面主轴
40 转塔头
41 转塔面
41a 第一转塔面
41b 第二转塔面
41c 第三转塔面
41d 第四转塔面
42 旋转驱动***
43 驱动齿轮
50 转塔驱动部
70 对向刀具台驱动部
100 支架
110 安装部位
120 保持部位
122 ***部
131 第一凹部
132 第二凹部
134 肋部
136 螺丝插通孔
A0 主轴占有区域
A0w 圆区域
A1 正面主轴占有区域
A2 背面主轴占有区域
AX1 主轴中心线
AX2 分度轴
AX11 旋转轴
CE1 旋转中心
CL1 间隙
D1 主轴中心线方向
D2 分度轴方向
D3 刀具台对向方向
D4 并设方向
P0 安装位置
P1 第一安装位置
P2 第二安装位置
P10 加工点
T0 工具
T1 车刀
T1e 刀尖
T2 钻头
T3 第一旋转钻头
T4 第二旋转钻头
T5 立铣刀
Tg 从动齿轮
Ts 旋转工具轴
U0 工具单元
U01 第一工具单元
U02 第二工具单元
U1 车刀单元
U2 钻头单元
U3 第一旋转钻头单元
U4 第二旋转钻头单元
U5 立铣刀单元
W1 工件
W2 经正面加工的工件

Claims (5)

1.一种车床,具备:
主轴,使工件以主轴中心线为中心旋转;
转塔头,在转塔面具有多个安装位置;及
切换驱动部,从安装在所述多个安装位置的工具单元之中切换加工所述工件的工具单元;
所述多个安装位置所含的第一安装位置及第二安装位置在和沿着所述主轴中心线的主轴中心线方向正交的并设方向上相邻,
第一工具单元可拆卸地安装在所述第一安装位置,
第二工具单元可拆卸地安装在所述第二安装位置,
所述第二工具单元为避开所述第一工具单元加工所述工件时以所述第一工具单元为基准而所述主轴可相对占有的区域的形状,
所述第二工具单元加工所述工件时作用到所述工件的加工点在所述主轴中心线方向上,比在所述第一安装位置或所述第二安装位置安装有旋转工具单元时所述旋转工具单元的穿过所述转塔面的旋转中心更偏靠所述主轴侧,
所述第二工具单元具有安装到所述第二安装位置的安装部位、以及在所述安装部位的远离所述转塔面的一侧保持工具的保持部位,
所述保持部位仅在一侧的端面具有***部的开口部,且
以所述第二工具单元加工所述工件的位置为基准时,在所述主轴中心线方向上,所述保持部位窄于所述安装部位。
2.根据权利要求1所述的车床,其中所述主轴包含在所述主轴中心线方向上相互对向的正面主轴及背面主轴,且
所述第二工具单元能够以在所述主轴中心线方向上所述加工点比所述旋转中心更偏靠所述正面主轴侧的第一朝向以及在所述主轴中心线方向上所述加工点比所述旋转中心更偏靠所述背面主轴侧的第二朝向安装在所述第二安装位置。
3.根据权利要求1或2所述的车床,其中在所述第二工具单元的所述开口部的另一侧的端面具有从安装部位连接到保持部位的肋部。
4.根据权利要求1或2所述的车床,其中所述第二工具单元为具有车刀的车刀单元。
5.根据权利要求3所述的车床,其中所述第二工具单元为具有车刀的车刀单元。
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