JP3961214B2

JP3961214B2 - 複合加工機

Info

Publication number: JP3961214B2
Application number: JP2000357124A
Authority: JP
Inventors: 卓史西本; 美知也原; 浩二朗古川
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2020-11-24
Also published as: JP2002160133A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、一台の機械で旋削加工と研削加工を行えるようにした複合加工機に関する。詳しくは旋回割出可能なタレットと同方向の旋回中心で回転可能な砥石軸を設け旋削と研削とを同一機械で行えるようにした複合加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、旋削加工と研削加工を同一機内で行う複合加工機には、砥石台と刃物台を別個に設けそれぞれの案内面で案内するタイプと、砥石台ユニットと刃物ユニットをタレット刃物台上に設けるタイプがある。
【０００３】
本願発明に関係する従来技術は後者であって、実開平１−１１４２４０号公報および特開平３−２２８５７１号公報が知られている。特開平３−２２８５７１号公報は、方形のタレット刃物台の四隅に切削ユニット，砥石ユニット，計測ユニットを設けたものである。従ってタレット砥石台を旋回させ加工に適合したユニットを選択してワークを加工する。旋回割出し可能な砥石台に切削ユニットはと砥石ユニットを設けている点で共通しており、実開平１−１１４２４０号公報について以下説明する。
【０００４】
実開平１−１１４２４０号公報に開示された技術を図５，図６，図７に示す。本考案は研削用砥石と旋削用の刃具とを砥石台上に取り付け、砥石で工作物を加工する位置と、旋削加工時に砥石と工作物が干渉しないように砥石台を旋回させて旋削工具で工作物を加工する位置との２位置に前記砥石台を旋回位置決めさせることにより、荒加工の旋削加工と仕上げ加工の研削加工とを行うようにしたものである。
【０００５】
図５において、１１０は工作機械のベッドを示し、このベッド１１０上にはテーブル１１０上にはテーブル１１１が水平方向に摺動可能に載置され、サーボモータＭ１により送り制御されるようになっている。テーブル１１１上にはテーブル１１１の摺動方向に所定の間隔を有して主軸台１１２と心押台１１３が設置され、これら主軸台１１２と心押台１１３の両センタ間に工作物Ｗが回転可能に支持され、図略の主軸駆動モータによって回転駆動されるようになっている。また前記ベッド１１０上には旋回台１１６が水平面内で回転割出しし可能に載置され、この旋回台１１６上に砥石台１１５が前記テーブル１１１の摺動方向と交差する方向に摺動可能に載置され、サーボモータＭ２により送り制御されるようにより送り制御されるようになっている。砥石台１１５には研削用の砥石車１１７が回転可能に軸承され、また砥石台１１５の前部には旋削用の刃具１１８が取り付けられている。しかして砥石台１１５は旋回台１１６の回転割出しにより、砥石車１１７が工作物Ｗに対応する図５に示す角度位置と、刃具１１８が工作物Ｗに対応する図６に示す角度位置との２位置に割出しされるようになっている。
【０００６】
主軸台１１２と心押台１１３との両センタ間に支持された工作物Ｗを旋削によって荒加工する場合には、砥石台１１５を図６に示すように所定角度回転割出しして砥石車１１７を工作物Ｗより退避させると同時に、旋削工具１１８を工作物Ｗに接近させる。しかる状態でテーブル１１１と砥石台１１５とをサーボモータＭ１，Ｍ２によって２軸同時制御して刃具１１８により工作物を所定形状に旋削加工する。
【０００７】
続いて工作物Ｗを研削によって仕上げ加工する場合には、砥石台１１５を図５に示す角度位置に回転割出しして刃具１１８を工作物Ｗより退避させると同時に、砥石車１１７を工作物Ｗに接近させ、しかる状態でテーブル１１１と砥石台１１５とをサーボモータＭ１，Ｍ２によって２軸制御して砥石車１１７により工作物を研削加工する。
図７は本考案の他の実施例を示すもので、砥石車１１７と刃具１１８を砥石台１１５の旋回中心の点対称位置に配置し、砥石台１１５を往復台１１６上で１８０度回転割出しして旋削と研削とを行えるようにしたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で述べた複合加工機は、同一砥石台上に荒加工用切削工具と仕上げ加工用砥石とを併設しているため、砥石台の送り制御のみでは工作物と加工に関与する必要のない工具との干渉が生ずるので、これを避けるため荒加工時と仕上げ加工時にはその都度砥石台を旋回させる必要があるという問題を有していた。
一般的に切削加工は柔らかい材質の素材を大きな切屑で短時間に加工するのに適した加工法であり、研削加工は一般的に切削加工後の材料に熱処理を施し硬くした素材を微細な切屑で精密な加工をするのに適した加工法であった。
【０００９】
従って加工機も前者は旋盤、後者は研削盤に代表されるようにそれぞれが工具や機械構成が特徴づけられ発展してきた。しかしながらこれまでの複合加工機は機械構成上の技術思想は上記の範囲を越えるものでなく、従来の刃物台と砥石台とを別々のユニットとして一つの機台内に導入し複合加工機を構成しているに過ぎない。そのため刃物台と砥石台を別々の案内面に設けたり、旋回する工具台上に刃物ユニットや砥石ユニットを設けているために機械の構成が大きくなり、複合加工機の製造コストの面で不利という問題がある。
また、旋回工具台を使用する場合には、旋削工具の取り付け本数を多くするためには旋回刃物台を多角形化する必要があり、機械構成も大きくなるので準備する切削工具の本数を多くできないという問題を有していた。
【００１０】
一方最近では、ダイヤモンドやＣＢＮの出現で、研削加工でしかできなかった熱処理後の高硬度な材質の加工が切削でも可能になってきている。また新しい工具の台頭で切削，研削加工の加工分野の拡大とそれぞれの加工領域に共通して使用可能な工具が開発され実用できる部品の領域も開拓されている。これらの新しい工具の特徴を生かした複合加工機が必要になってきている。
【００１１】
特に量産加工部分では、ニアネットシェイプ形成法によって、極力最終形状に近い外形の形状寸法に作り、仕上げ加工のみを複合加工機で行う場合も多くなってきている。このような新しい加工法で対応できるように、切削・研削加工のいずれかの工程が適宜最終の機械上で選択できるコンパクトな複合加工機が供給されていないという問題を生じている。
【００１２】
本発明は従来技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは砥石台の砥石軸と同方向に旋回中心を有し割出し可能に切削回転工具を装着できるタレットを設け、工作物を把持する主軸の回転を旋削用回転と研削用回転とを制御して旋削加工と研削加工を同一機台で可能とし、研削加工，切削加工の切り換え時に砥石台を旋回させることがなく、更に、タレット化による切削工具本数の増加，砥石軸とタレットを同一砥石台又は刃物台に設けて達成可能な多様な加工に迅速に対応できる複合加工機を提供する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本願の請求項１記載の発明は、先端に工作物保持手段を有する主軸を回転可能に支持する主軸台を設け、砥石軸に支持された研削加工用砥石と、前記砥石と刃物台本体との間に支承され前記砥石軸とほぼ同心の旋回中心で旋回可能なタレットと前記砥石回転駆動部と前記タレットを旋回位置決めするタレット駆動部とを備える複合刃物台を設け、前記タレットはその外周面が砥石外径よりも小径に形成され且つ研削加工時に研削側に割り出される前記切削工具を保持しない面が形成されており、前記タレットに取着する切削工具はタレット旋回時、工具先端の旋回軌跡が前記砥石外径よりも大径になるように支持されているものであり、前記主軸台及び前記複合刃物台を前記タレット及び前記主軸の旋回中心を含む平面で相対移動可能な移動手段を設けてなり、切削加工と研削加工とを可能としたものである。
【００１４】
請求項１の発明によれば、砥石と砥石と刃物台本体との間にタレットとを同一の刃物台に設けて複合刃物台を構成し、かつ、砥石軸の軸心とタレット台の回転中心を略同心になるよう設けられている。タレットまたは砥石軸心と主軸を含む平面内で相対移動ができるようにワークと工具の送りが構成されている。ワークを加工するタレット刃物台の刃物と砥石車の外径部分とが隣接しており、旋削時の加工面と研削時の加工面が略同一の面となるのでそれぞれの加工をする際に相互間の干渉を避ける必要がある。そのため砥石車外径より大径位置に切削工具の刃先が突出する工具ホルダをタレットで割り出して切削加工を行い、研削加工をする際はタレットを旋回させて砥石車外径より旋削工具の刃先が小径となる工具を割り出すか、工具ホルダを取着しないタレットのポジションを割り出して研削加工に支障がないようにして加工するものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、前記刃物台が前記平面に直交する軸線周りで旋回可能に設けられているものである。
請求項２の発明によれば、前記複合刃物台にＢ軸回りの回転位置決め機能を付加することにより前記請求項１において記載した効果に加えプランジャ研削も可能となり研削加工における応用分野が拡大する。ここでＢ軸とは、円筒研削盤のＸＺ軸平面に直交する砥石台の旋回軸をいうものとする。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記砥石のワークとの接触部位及びその近傍を除いて砥石外周を覆う第１カバーと、該第１カバー上に旋回可能に設けられ前記砥石のワークとの接触部位及びその近傍を覆う第２カバーとを設けてなり、タレット上の切削工具による加工時には第２のカバーにより砥石を覆うようになしたものである。
【００１９】
請求項３の発明によれば、旋削加工を行う際、砥石の前面はバイト刃先より小径の位置にあるとはいえ接近して存在する。そのため切粉が飛散し砥石に付着し、場合により砥石を損傷する恐れがある。これを防止するため砥石の第１カバーの一部即ち砥石の前面をカバーできる第２カバーを設けるようにしたものである。第２カバーを設けることにより、切削加工時の切粉飛散による砥石の損傷を防ぐことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
〔実施例１〕
図１は本発明の複合加工機の平面図で研削盤をベースに構成したものである。図２（ａ）は、砥石軸を軸承し、かつ砥石軸と同方向に旋回中心を有して割出し可能なタレットを砥石台に一体に設けてなる複合刃物台の砥石による研削加工の状態を示す図、（ｂ）は複合刃物台の正面図で第２カバーを開いた場合である。図３（ａ）は前記複合刃物台のタレットに装着した切削工具による旋削加工の状態を示す図で、（ｂ）は複合刃物台の正面図で第２カバーを閉じた場合である。
【００２１】
図１において、主軸台および刃物台をタレット及び主軸の旋回中心を含む平面内で相対移動させる移動手段は、ベッド１０の長手方向Ｚ軸案内面１０ａに載置されたテーブル１１上に設けた主軸台１２と心押台１３及びＸ軸方向に移動可能に設けた複合加工刃物台とそれらの駆動装置を含む部材である。テーブル１１はＺ軸方向に移動台駆動装置のモータ２２により送り制御される。主軸台１２のチャック１２ｂと心押台１３の間で工作物Ｗが回転可能に支持され、主軸台１２に回転可能に軸承した主軸１２ａは主軸台１２に設けた主軸駆動装置により主軸モータ２９を研削時の低速回転と切削時の高速回転とに回転制御可能である。またベッド１０上には複合刃物台１５が、テーブル１１の移動方向と交差するＸ軸方向案内面１０ｂに摺動可能に第２移動台２８上に載置され、移動台駆動装置のモータ２３により送り制御される。
【００２２】
複合刃物台１５は、研削加工用の砥石１７および切削加工用の複数の切削工具１８を取着したタレット１９からなる工具部分および砥石１７を支持する砥石軸２３の砥石軸駆動部２５とタレット１９を旋回させて位置決めするタレット駆動部２６とから構成されている。砥石軸２４の軸端に設けられた砥石１７と複合刃物台１５の中間に、砥石１７に近接して砥石軸２４の軸心と同方向に旋回中心を有し砥石軸を軸承する複合刃物台１５の本体に旋回可能にタレット１９が支承されている。タレット１９の外周面は砥石の前面１７ａより小径に形成されている。またタレット１９に工具ホルダ１４を固着し切削工具１８を設定した際に、割り出しのため旋回させたとき切削工具１８の刃先の旋回軌跡が砥石の前面１７ａより大径になるよう保持されており、かつタレット１９の外周の一部に工具ホルダ１４を取着しない場合または切削工具１８を保持しないようにする場合が可能に構成されている。
【００２３】
砥石軸２４は、軸端に外径が大きく高速回転する砥石１７を設け、回転精度も極めて良好なものが必要とされるので、この点に配慮がされ軸の直径，長さおよび軸径の形式が選定される。軸受にはマッケンゼン型メタルを高精度のころがり軸受と併用するなど高精度を達成することが行われている。砥石軸２４は前記軸受と一体にスリーブに組み込みユニット化して複合刃物台１５に組み付けることもできる。一端に砥石１７を組み付けた砥石軸２４の他端に砥石軸を駆動する砥石軸駆動部２５が複合刃物台１５の本体に設けられている。砥石軸２４には直結またはベルトを介して制御された回転数が伝達される。
【００２４】
タレット１９は砥石１７と複合刃物台１５の本体との中間又は本体を中にして設けることができる。いずれにせよタレット１９は旋回可能に本体に支承され、タレットと本体のそれぞれに対向して設けられたカービックカップリングにより割出し位置が規定される。複合刃物台１５の場合、タレット１９の軸方向移動と旋回駆動はタレット１９の外周から付与される。
【００２５】
例えばタレット１９は常に前記本体方向に周囲に設けたばねで付勢されており、カービックカップリングで割出されて位置決めされている。旋回に先立ちカービックカップリングとの係合を解除するためタレット１９を砥石１７の方向に移動させる。このためにはパワーシリンダ機能を複合刃物台の外周部分に複数個所に設け、タレットと一体のカービックギヤを砥石方向に突出して分離するように作用させれば良い。係合解除後、タレット１７の外周の一部に全周にわたり形成した歯車の歯と、本体上に設けたタレット駆動部２６の出力軸に設けたピニオンとの噛み合いにより所定角度旋回させるようにしてタレット１９を所定の工具ホルダ１４の位置に割出すことができる。
【００２６】
砥石１７には、砥石保護カバーとして砥石前面が開口した第１カバー２０が設けられる。砥石前面には切削加工時には開口部からの切粉の浸入で砥石１７が損傷しないよう第１カバー２０の前面に蝶番２７で開閉可能に第２カバー２１が設けられている。第２カバー２１の開閉および固定は図示しないが手動またはパワーシリンダ等の動力を使用した自動開閉と固定が可能である。
砥石とタレットの回転中心方向を同方向としかつ近接させて設けることをこれまで説明したが砥石とタレットの回転中心を共有しかつ複合刃物台の両側端に砥石とタレットとを分離して設けることも可能である。
【００２７】
附属する装置として、ベッド１０の前面に工作物Ｗの直接定寸装置３１を、主軸台１２に砥石修正用のドレッサ３２を設けれることができる。
なお、本発明の複合加工機は、図１に示すように研削盤をベースにした構成で実施できるが、砥石台をサドルと中台に置き替え、主軸台と心押台をベッド上に設けた旋盤をベースにした構成でも実施可能である。
また、主軸台がＸ軸、Ｚ軸の両方に移動する或いは刃物台がＸ軸、Ｚ軸の両方に移動するなどの軸構成を適宜変更することも可能である他、工作物が短いものである場合には心押台をないものとしたり、チャックに替えて心押センタを設けて両センタ支持とするなど適宜変更可能である。
【００２８】
次に複合刃物台の作用を図２，図３にもとづき説明する。
図２（ａ）は、研削加工時の複合刃物台１５と工作物Ｗとの位置関係を示し、（ｂ）は複合刃物台の正面図である。図２（ａ）（ｂ）において、砥石１７の前面１７ａで工作物Ｗを加工する際は第２カバー２１は手動または自動で開放され、ねじまたはピストンシリンダ部材等で固定される。タレット１９は、工具ホルダ１４が取着されていない面１９ａが工作物Ｗ側に向くよう割出されて位置決めされている。ベッド１０上で案内される複合刃物台１５（第２移動台）はモータ２３で送り制御され、砥石軸２４と工作物Ｗにそれぞれ研削時の所定回転数が付与され研削加工が行われる。所定回転数の研削加工終了ごとに砥石１７をドレッサ３２で外径を修正することができる。
【００２９】
図３（ａ）は、旋削加工時の複合刃物台１５と工作物Ｗとの位置関係を示し、（ｂ）は複合刃物台の正面図である。図３（ａ）（ｂ）において旋削加工が開始される前に、砥石１７の前面１７ａを保護する第２カバー２１は手動または自動で閉じられ、ねじまたはピストンシリンダ部材等で固定される。
タレット１９は、所定の切削工具を工作物Ｗの加工位置に割出し位置決めして工作物Ｗに所定の旋削時の回転数を付して旋削が行われる。旋削加工は、タレット１９に準備可能な切削工具の本数を多くすることが可能である。
また、内研ユニット，ドリルユニット等の加工ユニットを装着して加工の多様化，多機能化が図れる。図２で説明した研削加工および図３で説明した旋削加工の際に適宜工作物Ｗを直接定寸装置３１を用いて計測し所定寸法の製品を得ることができる。
【００３０】
研削加工中には、タレット１９の割出した一面１９ａが砥石１７の前面１７ａより砥石１７の中心方向に後退していることが要件である。そのためには、砥石１７の前面１７ａに近い位置に割出されているタレット１９には、工具ホルダ１４を取着しないようにして工作物Ｗとの干渉を避けるようにする。研削加工中はタレット１９の旋回は一切禁止される。砥石１７の外径寸法が大きい場合はタレット１９の割出し数を多くできるので取着可能な工具本数も増える。その場合には、タレット上の連続した複数の工具取着面を工具非取着とし、研削加工時にこの非取着面の中間位置を割り出すことで干渉を避けることができる。また、実施例１の複合刃物台１５を設けた複合加工機では研削加工と切削加工とを切り換える際に砥石面１７ａをその都度旋回させることなく加工能率を変更することができるのも特徴である。なお、実施例１は研削盤をベースに複合加工機を構成しているがベースとなる機械を研削盤に限定するものではない。
【００３１】
〔実施例２〕
図４は実施例１の複合刃物台１５に旋回機能を付与した旋回複合刃物台１６である。本実施例は、複合刃物台１５に替えて旋回複合刃物台を有する。砥石軸２４と主軸１２ａの軸線をθ度に形成してアングル研削盤をベースとした複合加工機で、旋回複合刃物台１６はＸ−Ｚ軸に垂直なＢ軸中心に旋回位置決め可能である。研削加工と旋削加工時の基本的な構成は実施例１と実施例２は共通であり説明は省略する。
本実施例においても砥石欠落時の危険防止のための砥石カバーである第１カバー２０と、切削時の切粉飛散対策としての開閉自在でかつ固定できる第２カバー２１が設けられている。
【００３２】
次に旋回複合刃物台を設けた実施例２の複合加工機の作用について説明する。実施例１に対し砥石１７とタレット１９が所定の角度θだけ工作物Ｗの軸線に対し傾いているのでアングル砥石を砥石軸２３に装着してプランジ研削が可能である。本実施例においても研削加工と切削加工とを切り換える際にその都度砥石軸２３を旋回させる必要がない点が特徴となっている。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の複合加工機は上述の通り構成されているので次に記載する効果を奏する。
請求項１記載の複合加工機は、砥石と、砥石軸と同方向の旋回中心を有し割出し可能な切削工具用タレットが砥石と刃物台本体との間にコンパクトに設けられ、それぞれの駆動部が複合刃物台にコンパクトに構成されている。また、工作物を把持し研削用・旋削用に対応するよう主軸の回転数制御を行っているので研削加工と旋削加工の両機能を有し両加工間の切り換えが簡単であるにもかかわらず機械の全体寸法の小形化が可能となった。
また砥石軸のスリーブと同方向に旋回中心をほぼ同心に有し割出し可能に設けたタレットに準備できる切削工具の種類と本数の増加、またはタレット上にドリルユニット，内研ユニットの取着により複合加工の機能が拡大された。また研削加工と切削加工とを切り換える際に複合刃物台のＢ軸中心の旋回が不要となった。
【００３４】
請求項２記載の複合加工機は、アングル研削盤をベースマシンとして、Ｘ軸方向のみの送り制御がされる複合刃物台に替え、Ｘ軸の送り制御とＢ軸送りで旋回制御可能な旋回複合刃物台を有する複合加工機としたので、アングル砥石を装着することによりプランジャ研削加工とタレットによる切削加工が可能な複合加工が可能となった。
【００３６】
請求項３記載の複合加工機は請求項１又は請求項２記載の複合加工機に砥石安全カバーとしての第１カバーに付加して切削時の切粉飛散による砥石保護カバーとして開閉自在であり、かつ固定可能な第２カバーを設けたので、研削加工と旋削加工に際し継続して安全な作業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の複合加工機の平面図である。研削盤をベースとし、砥石台に替えて砥石軸の軸心と旋回中心を同一方向に有するタレットを配設し構成した複合刃物台をベッド上に設けた複合加工機である。
【図２】（ａ）は本発明の実施例１におけるタレット刃物台の刃具を退避位置とした砥石による研削加工の状態を示す図、（ｂ）は複合刃物台の正面図で第２カバーを開いた場合を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施例１における複合刃物台のバイトの刃先を砥石外径より突出する位置としたバイトによる旋削加工の状態を示す図、（ｂ）は複合刃物台の正面図で第２カバーを閉じた場合を示す図である。
【図４】本発明の実施例２における旋回複合刃物台のアングル砥石と工作物の位置説明図である。
【図５】従来技術の複合加工機で、仕上げ加工を砥石で行う割出し位置説明図である。
【図６】図５の複合加工機で前工程の荒加工を切削で行う割出し位置説明図である。
刃物台を旋回させて砥石と工作物とが干渉しない位置を切削加工位置としている。
【図７】図５の砥石台において砥石と刃具を旋回中心に対し点対称に配置して１８０度旋回で旋削と研削可能な工具配置説明図である。
【符号の説明】
１０ベッド１１テーブル
１２主軸台１３心押台
１４工具ホルダ１５複合刃物台
１６旋回複合刃物台
１７砥石１８切削工具
１９タレット２０第１カバー
２１第２カバー２２，２３モータ
２４砥石軸２５砥石軸制御部
２６タレット駆動部
２７蝶番２８移動台
３１直接定寸装置
３２ドレッサ

Claims

先端に工作物保持手段を有する主軸を回転可能に支持する主軸台を設け、砥石軸に支持された研削加工用砥石と、前記砥石と刃物台本体との間に支承され前記砥石軸とほぼ同心の旋回中心で旋回可能なタレットと前記砥石回転駆動部と前記タレットを旋回位置決めするタレット駆動部とを備える複合刃物台を設け、前記タレットはその外周面が砥石外径よりも小径に形成され且つ研削加工時に研削側に割り出される前記切削工具を保持しない面が形成されており、前記タレットに取着する切削工具はタレット旋回時、工具先端の旋回軌跡が前記砥石外径よりも大径になるように支持されているものであり、前記主軸台及び前記複合刃物台を前記タレット及び前記主軸の旋回中心を含む平面で相対移動可能な移動手段を設けてなり、切削加工と研削加工とを可能としたことを特徴とする複合加工機。
前記複合刃物台が前記平面に直交する軸線周りで旋回可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の複合加工機。
前記砥石のワークとの接触部位及びその近傍を除いて砥石外周を覆う第１カバーと、該第１カバー上に旋回可能に設けられ前記砥石のワークとの接触部位及びその近傍を覆う第２カバーとを設けてなり、タレット上の切削工具による加工時には第２のカバーにより砥石を覆うようになした請求項１又は２に記載の複合加工機。