JP5825980B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、たとえばＮＣ旋盤等といった内径加工を行う工作機械に関するものである。

従来、内径加工を行う工作機械としては、たとえば特許文献１に開示されている工作機械を始めとして、種々のものが考案されている。そして、内径加工を行うに際しては、加工深さが深くなるにつれ、工具長の長い工具を用いることが一般的である。しかしながら、工具長の長い工具を用いると、内径加工中に工具にびびり振動が生じやすく、工具が破損したり、加工面精度が低下するといった問題が起こりかねない。そこで、従来では、工具の鋼材を超硬としたり、防振機構が設けられた防振工具を用いることによって対応していた。

特開２０１１−０７９０６９号公報

しかしながら、超硬の工具や防振工具は非常に高価な工具であり、製品によっては超硬の工具や防振工具を準備するとコストがあわなくなってしまう等の問題がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、超硬の工具や防振工具といった高価な工具ではなく、一般的な鋼材で成形された工具を用いたとしても、びびり振動を効果的に抑制することができる工作機械を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、ワークに対して内径加工を行う工作機械であって、当接部材と、内径加工するための工具に対して前記当接部材を前記工具とは独立に移動させる移動機構とを有する振動低減装置を設け、前記工具による内径加工に際し、前記移動機構により前記当接部材を移動させ、前記当接部材を前記工具又は前記工具を保持するホルダーの表面に当接させることにより、内径加工中に生じるびびり振動を低減可能としたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ホルダーを介して前記工具を装着可能な第１工具台と、前記第１工具台とは別個に移動可能な第２工具台とを有しており、前記移動機構が前記第２工具台であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、所定方向へ移動可能なピストンと、前記ピストンの一端側に備えられ、前記ピストンを前記所定方向に沿った一方向へ付勢する付勢部材とを設け、前記ピストンの他端側に前記当接部材を設けたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記ピストンを、前記一端側がケーシング部材の内部に収納され、前記他端側が前記ケーシング部材から突出するような姿勢で設ける一方、前記ピストンの一端側に、表裏に亘って開通する絞りを備えたフランジ部を鍔状に形成し、前記一端側が収納されている前記ケーシング部材の内部空間を、前記フランジ部を挟んだ２室に区画するとともに、前記２室に流体を充填し、更に前記２室の何れか一方に前記付勢部材を収納したことを特徴とする。

本発明によれば、内径加工に際し、移動機構により当接部材を工具とは独立に移動させ、当接部材を工具又は工具を保持するホルダーの表面に当接させることにより、内径加工中に生じるびびり振動を当接部材に吸収させることができ、ひいては工具に生じるびびり振動を効果的に低減させることができる。したがって、超硬の工具や防振工具といった高価な工具を用いる必要がなく、工作機械の低コスト化を図ることができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、振動低減装置を第２工具台に設置するだけで構成することができる。したがって、既設の工作機械に後付けすることができ、汎用性が高い。
さらに、請求項３に記載の発明によれば、ピストンの移動及び付勢部材の弾性力を利用してびびり振動を吸収することができ、工具に生じるびびり振動を一層効果的に低減させることができる。
加えて、請求項４に記載の発明によれば、フランジ部を挟んで存在する流体により、びびり振動に起因してピストンが大きく移動することを防止することができるし、びびり振動を、当接部材、ピストン、付勢部材、及び流体に拡散させながら吸収することができるため、極めて効果的にびびり振動を低減させることができる。

工作機械の一例であるＮＣ旋盤の一部を示した説明図である。 振動低減装置の内部構造を示した説明図である。

以下、本発明の一実施形態となる工作機械について、図面にもとづき詳細に説明する。

図１は、工作機械の一例であるＮＣ旋盤１の一部を示した説明図であり、図２は、本発明の要部となる振動低減装置２の内部構造を示した説明図である。尚、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交する軸であり、図１の上下方向をＸ軸方向、左右方向をＺ軸方向、前後方向をＹ軸方向とする。
ＮＣ旋盤１は、図示しない主軸装置を備えたチャックと、Ｘ軸に平行なＸ１軸方向及びＺ軸に平行なＺ１軸方向へ移動可能に設けられた第１工具台３と、第１工具台３とＸ軸方向で対向するように設けられ、Ｘ軸に平行なＸ２軸方向及びＺ軸に平行なＺ２軸方向へ移動可能に設けられた第２工具台４とを備えてなり、第１工具台３の先端には、チャックに把持されたワークを内径加工するための工具Ｔ（ここでは一般的な鋼材で成形されたボーリングバー）が、工具Ｔを保持するための固定用ホルダー５を介して装着されている。また、工具Ｔの下方に第２工具台４が位置しており、第２工具台４の先端には、後述する振動低減装置２が設置されている。尚、ＮＣ旋盤１は、図示しないＮＣ装置を備えており、該ＮＣ装置による制御のもと、第１工具台３や第２工具台４は各軸方向へ移動する。

ここで、発明の要部となる振動低減装置２について説明する。
振動低減装置２は、Ｚ軸方向に沿って上下動可能なピストン１１と、工具Ｔに押し当てられる押し当て部材１２と、ピストン１１の基端部を収納するケーシング部材１３と、ピストン１１を上方へ付勢するバネ部材１４とを備えている。ピストン１１は、先端部がケーシング部材１３の上面から上方へ突出するように設けられており、その先端部には、押し当て部材１２が固定されている。また、ピストン１１の基端部には、フランジ部１５が鍔状に設けられており、ケーシング部材１３の内部空間をフランジ部１５よりも上方の第１油室１６と、フランジ部１５よりも下方の第２油室１７とに区画している。さらに、フランジ部１５には、表裏に亘って開通する絞り１８が設けられており、該絞り１８によって第１油室１６と第２油室１７とは連通している。加えて、第１油室１６及び第２油室１７には、流体である油が充填されているとともに、第２油室１７にバネ部材１４が収納されており、該バネ部材１４は、フランジ部１５の下面、すなわちピストン１１を上方へ付勢している。一方、押し当て部材１２は、金属部材を倒Ｌ字状に成形してなり、上方へ凸状に形成された先端部が、工具Ｔの表面に押し当てられる押し当て部１２ａとして機能するようになっている。尚、１９は、フランジ部１５に設けられ、余分な油が第１油室１６と第２油室１７との間を行き来することを防止するシール部材であり、２０は、第１油室１６からピストンの周面を介して油が漏れ出すことを防止するシール部材である。

上述したような振動低減装置２を備えたＮＣ旋盤１では、工具Ｔによりワークの内径加工を行うに際し、第２工具台４をＸ２軸方向及びＺ２軸方向へ移動させ、こちらもＸ１軸方向及びＺ１軸方向へ移動させて加工位置へと位置決めした第１工具台３に装着されている工具Ｔの表面に対して下方から押し当て部１２ａを直接押し当てる。そして、当該状態のまま、ワークを回転させる等して工具Ｔによる内径加工を開始すればよい。すると、加工中に工具Ｔにびびり振動が発生するものの、該びびり振動は、押し当て部１２ａの弾性、ピストン１１の僅かな上下動、バネ部材１４の弾性、及び第１油室１６と第２油室１７とに充填されている油の流動によって吸収される。したがって、工具Ｔに生じるびびり振動は低減されることになる。尚、油は、びびり振動によってピストン１１が大きく上下動することを防止するブレーキとしての機能も有している。また、内径加工が進むにつれ、工具Ｔを移動させる際には、該工具Ｔ（第１工具台３）の移動に同期させて第２工具台４も移動させればよい。

以上のような構成を有する振動低減装置２を備えたＮＣ旋盤１によれば、工具Ｔの表面に押し当て部材１２の押し当て部１２ａを押し当てた状態で内径加工することにより、内径加工中に工具Ｔに生じるびびり振動が押し当て部材１２に吸収されるため、工具Ｔに生じるびびり振動を効果的に低減させることができる。したがって、超硬の工具や防振工具といった高価な工具を用いる必要がなく、工作機械の低コスト化を図ることができる。
また、押し当て部材１２を有する振動低減装置２を、一般的なＮＣ旋盤１に備えられている第２工具台（工具Ｔを装着していない状態にある工具台）に設置するだけで構成することができる。したがって、既設のＮＣ旋盤に後付けすることができ、汎用性が高い。

さらに、押し当て部材１２を、上下動可能で且つバネ部材１４により上方へ付勢されたピストン１１の先端に固定し、工具Ｔに対して下方から押し当て部１２ａを押し当てるように構成している。したがって、工具Ｔに生じるびびり振動を一層効果的に吸収し、低減することができる。
加えて、ピストン１１の基端部に表裏に亘って開通する絞り１８を備えたフランジ部１５を鍔状に設け、ピストン１１の基端部が収納されるケーシング部材１３の内部空間をフランジ部１５よりも上方の第１油室１６と下方の第２油室１７とに区画するとともに、両油室１６、１７に油を充填し、更に第２油室１７にピストン１１を付勢するバネ部材１４を収納している。したがって、びびり振動が生じた際に、両油室１６、１７に充填された油によってピストン１１が大きく上下動することを防止することができるし、びびり振動を、押し当て部材１２、ピストン１１、バネ部材１４、及び油に拡散させながら吸収することができるため、極めて効果的にびびり振動を低減させることができる。

なお、本発明に係る工作機械は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、振動低減装置の構成や振動低減装置の設置に係る構成等を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、上記実施形態では、振動低減装置２を第２工具台４に設置しているが、たとえば振動低減装置２自体に別途油圧シリンダ等の移動機構、工具Ｔに対して近接／離隔する方向へ移動可能な移動機構を備える等すれば、第２工具台４に設置する必要はない。
また、押し当て部材１２の弾性力のみによってびびり振動を吸収するように構成、すなわちピストン１１のような所定方向へ移動可能な部材ではなく、移動しない固定部材に押し当て部材１２を設置するように構成してもよいし、油等を利用しないような構成であっても何ら問題はない。一方、上記実施形態では、押し当て部材１２を金属製としているが、金属製ではなく合成樹脂製としてもよく、特にピストン１１のような所定方向へ移動可能な部材に設置するのであれば、押し当て部材１２が金属製であっても合成樹脂製であっても効果的にびびり振動を吸収・低減することができる。

さらに、押し当て部材１２の形状等についても適宜変更可能であるし、押し当て部１２ａを押し当てる位置についても、図１に示すような位置よりも更に工具Ｔの先端側の位置に押し当ててもよいし、固定用ホルダー５に押し当ててもよい。
さらにまた、工具Ｔに対して押圧力をかけて押し当てずとも、押し当て部１２ａが工具Ｔや固定用ホルダー５の表面に接触する程度、すなわち当接してさえいれば、びびり振動の低減に関して一定の効果を認めることができる。

またさらに、押し当て部材１２にローラを取り付けることで、内径加工に伴い工具Ｔの位置が移動した際、振動低減装置２側の位置を移動させることなく押し当て部１２ａの工具Ｔとの接触状態を維持可能とするように構成することも可能である。
また、上記実施形態では、第２油室１７にバネ部材１４を収納しているが、第１油室に別のバネ部材を収納しても同様な機能を奏するような構成は可能であるし、バネ部材１４に代えて、ゴム等のブロック体を付勢部材として採用することもできる。
加えて、上記実施形態では、工作機械の一実施形態であるＮＣ旋盤について説明しているが、内径加工を行う工作機械であればＮＣ旋盤に限定されることはなく、ホーニング加工機や複合加工機等の他の工作機械に対しても好適に適用することができる。

１・・ＮＣ旋盤、２・・振動低減装置、３・・第１工具台、４・・第２工具台（移動機構）、５・・固定用ホルダー、１１・・ピストン、１２・・押し当て部材（当接部材）、１２ａ・・押し当て部、１３・・ケーシング部材、１４・・バネ部材（付勢部材）、１５・・フランジ部、１６・・第１油室、１７・・第２油室、１８・・絞り、１９、２０・・シール部材。

Claims (4)

1. ワークに対して内径加工を行う工作機械であって、
   当接部材と、内径加工するための工具に対して前記当接部材を前記工具とは独立に移動させる移動機構とを有する振動低減装置を設け、
   前記工具による内径加工に際し、前記移動機構により前記当接部材を移動させ、前記当接部材を前記工具又は前記工具を保持するホルダーの表面に当接させることにより、内径加工中に生じるびびり振動を低減可能としたことを特徴とする工作機械。
2. 前記ホルダーを介して前記工具を装着可能な第１工具台と、前記第１工具台とは別個に移動可能な第２工具台とを有しており、前記移動機構が前記第２工具台であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 所定方向へ移動可能なピストンと、前記ピストンの一端側に備えられ、前記ピストンを前記所定方向に沿った一方向へ付勢する付勢部材とを設け、前記ピストンの他端側に前記当接部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記ピストンを、前記一端側がケーシング部材の内部に収納され、前記他端側が前記ケーシング部材から突出するような姿勢で設ける一方、
   前記ピストンの一端側に、表裏に亘って開通する絞りを備えたフランジ部を鍔状に形成し、前記一端側が収納されている前記ケーシング部材の内部空間を、前記フランジ部を挟んだ２室に区画するとともに、前記２室に流体を充填し、更に前記２室の何れか一方に前記付勢部材を収納したことを特徴とする請求項３に記載の工作機械。

Images