JP7373929B2 - 工作機械および加工方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、偏心加工を連続して容易に行う工作機械および加工方法を提供することを目的とする。
第3に、前記制御手段は、前記対向チャックが前記偏心チャックに近づく、あるいは、該偏心チャックから離れるように前記対向チャックを移動させるチャック移動手段をさらに有することを特徴とする。
第4に、前記偏心チャックと前記対向チャックとの間に配置され、前記偏心チャックの中心と同心の偏心ガイドブッシュをさらに備えたことを特徴とする。
対向チャックによるワークの偏心加工部分の保持・保持解除と偏心チャックによるワークの保持・保持解除の切り替えにより、連続した偏心加工を行うことができる。偏心チャックとワークとの間の位相を変更すれば、任意の偏心量による偏心加工が可能になる。
以下、図面を参照しながら本発明の工作機械および加工方法について説明する。
図1に示すように、工作機械1は正面主軸2および工具台6を備えている。正面主軸2は、偏心チャック3を介して加工対象となるワークWを把持(保持)することができる。偏心チャック3は正面主軸2とともに一体的に回転自在である。偏心チャック3は、正面主軸(所定の回転軸)2の軸心に対して偏心した軸線を有するワークWの保持部7(図2)を備え、該保持部7によって、正面主軸2の軸心に対して偏心した状態でワークWを支持する。
正面主軸2は、Z軸方向を軸線として回転可能に構成され、主軸モータ4の動力によって回転駆動される。
背面主軸12は、Z軸方向を軸線として回転可能に構成され、主軸モータ14の動力によって回転駆動される。
背面主軸12はX軸レール16に装着され、X軸レール16はベースを介してZ軸レール15に装着されており、背面主軸12はX軸方向およびZ軸方向に移動自在である。
制御部22は、CPUやメモリ等からなり、例えばROMに格納されている各種のプログラムやデータをRAMにロードし、このプログラムを実行する。これにより、プログラムに基づいて工作機械1の動作を制御できる。
正面主軸2や背面主軸12の回転、偏心チャック3や対向チャック13のワークWの保持や解放のための開閉、工具台6や背面主軸12の移動等はプログラムで、あるいは入力部21への入力によって設定可能である。
図3Aでは、制御部22がワーク保持手段30として機能することによって、偏心チャック3にワークWを保持させるとともに、制御部22がチャック回転手段32として機能することによって、正面主軸2を例えば図示の矢印方向に回転させる(ワーク保持工程、チャック回転工程)。これにより、ワークWは、偏心チャック3から突出した状態で、正面主軸2の軸心C1を中心に回転する。
次いで、図3Cでは、工具台移動手段37が、工具T1をワークWにさらに当接させる(工具台移動工程。第1偏心加工工程ともいう)。これにより、ワーク先端Fの後側に、偏心チャック3の中心C2に対して偏心量Eだけ偏心し、ワーク先端Fと同心で、且つワーク先端Fより小径の断面円形状の小径加工部(第1の偏心加工部分)Aが加工形成される。
ワーク先端Fおよび小径加工部Aは、正面主軸2の軸心C1を中心に加工されるため、背面主軸12を正面主軸2の軸心C1と同心に配置することによって、背面主軸12の軸心と同心の軸線を有する対向チャック13の保持部17により、ワーク先端Fを背面主軸12と同心で保持することができる。
次に、図3Eでは、制御部22がワーク保持解除手段31として機能することによって、偏心チャック3によるワークWの保持を解除させるとともに、小径加工部Aの後側を連続して偏心加工するために、チャック移動手段33が、対向チャック13が偏心チャック3から離れるように背面主軸12を正面主軸2から離反する方向に移動させる(ワーク保持解除工程、チャック移動工程)。これにより、ワークWが正面主軸2の前方に引き出される。
詳しくは、対向チャック13がワーク先端Fを保持し、かつ、偏心チャック3によるワークWの保持を解除したままの状態において、正面主軸2を例えば180°回転させる。この場合、ワークWは回転せず、偏心チャック3とワークWとの間の位相が180°ずれる(偏心チャック3の中心に対するワークWの位相が180°変更される)。これにより、偏心チャック3の中心C2が、正面主軸2の軸心C1、すなわちワーク先端Fおよび小径加工部Aに対して、正面主軸2を180°回転させる前の偏心チャック3の中心(図3Eに示したC2)とは逆の位置に配置される。なお本実施例においてワークWは、前記偏心量に対して撓みを許容し得る可撓性材料からなる。
対向チャック13によるワーク先端Fの保持の解除によって、図3Gに示すように、ワークWは、撓みが解消され、直線形状に復帰する。
その後、図3Hでは、ワーク保持手段30が、偏心チャック3にワークWを保持させるとともに、チャック回転手段32が、正面主軸2を矢印方向に回転させる(ワーク保持工程、チャック回転工程)。
なお、小径加工部Bの後方に、ワーク先端Fと同径で且つ小径加工部Bと同心のワーク後端を加工部として加工してから切り落とすこともできる。
完成ワークCPをワークWから切り落とさずに、背面主軸12で保持してもよい。
また、偏心チャック3とワークWとの間の位相を180°ずらすことにより、小径加工部Aと小径加工部Bとの間の偏心量を、偏心チャック3自体の偏心量Eの2倍まで設定することができる。
実施例1の対向チャック13は、保持部17の軸線が背面主軸12の軸心と同心のチャックとする他、背面主軸12の軸心に対して偏心した対向偏心チャック13aとしてもよい。
図5Aでは、対向偏心チャック13aを断面図で示している。対向偏心チャック13aは背面主軸12とともに一体的に回転自在である。
ワークWに連続した偏心加工を行う場合、図5Aでは、ワーク保持手段30が、偏心チャック3にワークWを保持させるとともに、チャック回転手段32が、正面主軸2を矢印方向に回転させる(ワーク保持工程、チャック回転工程)。
詳しくは、対向偏心チャック13aがワーク先端Fを保持し、かつ、偏心チャック3によるワークWの保持を解除したままの状態において、例えば、背面主軸12を180°回転させる。この場合、ワークWは、偏心チャック3の中心(背面主軸12の軸心C1’に一致)を軸線として回転し、偏心チャック3とワークWとの間の位相が180°ずれる(偏心チャック3の中心に対するワークWの位相が180°変更される)。これにより、対向偏心チャック13aが、図5Eに示した背面主軸12を180°回転させる前の対向偏心チャック13aとは逆の位置になる。
このように、ワーク位相変更手段36が対向偏心チャック13aを回転させれば、ワークWが偏心チャック3の中心を中心として回転してワークWの撓みを防止し、ワークWへの負荷を小さくできる。
その後、図5Hでは、ワーク保持手段30が、偏心チャック3にワークWを保持させるとともに、チャック回転手段32が、正面主軸2を矢印方向に回転させる(ワーク保持工程、チャック回転工程)。
図7に示すように、偏心チャック3と対向チャック13との間に、偏心ガイドブッシュ5を配置してもよい。対向チャック13に替えて対向偏心チャック13aを用いた場合にも、偏心ガイドブッシュ5を配置できる。
偏心ガイドブッシュ5は、偏心チャック3と同様に、正面主軸2の軸心C1に対して偏心量Eだけ偏心した状態でワークWを支持する。このため、偏心ガイドブッシュ5は、偏心チャック3の中心と同心に構成されている。
制御部22は、偏心ガイドブッシュ5を正面主軸2および偏心チャック3と同期させ、偏心ガイドブッシュ5の回転速度と正面主軸2および偏心チャック3の回転速度とを一致させて、回転中に位相差が生じないように制御することができる。
正面主軸2の後方に、正面主軸2と一体的にワークWの振れを抑制する振れ止め装置を設けることができる。振れ止め装置として、開閉自在な複数のローラから構成され、各ローラが互いに近接する閉状態で、各ローラ間に位置するワークWに各ローラが当接することによってワークWの振れを防止する構造のものが考えられる。これにより、偏心チャック3によって正面主軸2に対して偏心した状態でワークWが保持されている場合でも、ワークWの振れを効果的に抑制することができる。ただし、上記の各実施例では、正面主軸2が移動しない例を挙げて説明したが、正面主軸2はZ軸方向に移動自在であってもよく、正面主軸2がZ軸方向に移動自在の場合は、正面主軸2がZ軸方向に移動すると、振れ止め装置も正面主軸2と連動してZ軸方向に移動する。このため、振れ止め装置と、バーフィーダの先端に設けられてワークWの後端を把持するフィンガーチャックとが干渉する虞がある。
2 ・・・ 正面主軸(所定の回転軸)
3 ・・・ 偏心チャック
4 ・・・ 主軸モータ
5 ・・・ 偏心ガイドブッシュ
7 ・・・ 保持部
12 ・・・ 背面主軸
13 ・・・ 対向チャック
13a ・・・ 対向偏心チャック
14 ・・・ 主軸モータ
15 ・・・ Z軸レール
16 ・・・ X軸レール
17 ・・・ 保持部
20 ・・・ 制御装置
21 ・・・ 入力部
22 ・・・ 制御部(制御手段)
30 ・・・ ワーク保持手段
31 ・・・ ワーク保持解除手段
32 ・・・ チャック回転手段
33 ・・・ チャック移動手段
34 ・・・ 先端保持手段
35 ・・・ 先端保持解除手段
36 ・・・ ワーク位相変更手段
37 ・・・ 工具台移動手段
C1 ・・・ 正面主軸の軸心
C1’ ・・・ 背面主軸の軸心
C2 ・・・ 偏心チャックの中心
C2’ ・・・ 第2加工領域のワーク中心
E ・・・ 偏心量
W ・・・ ワーク
CP ・・・ 完成品
F ・・・ ワーク先端
A ・・・ 小径加工部
B ・・・ 小径加工部
R ・・・ ワーク後端
T1 ・・・ 工具
Claims (5)
- 所定の回転軸の軸心に対して偏心した状態でワークを保持する偏心チャックと、該偏心チャックに対向して回転自在に配置された対向チャックと、前記偏心チャックに保持されたワークの偏心加工を行う工具を搭載した工具台と、前記偏心チャック、前記対向チャックおよび前記工具台の作動を制御する制御手段と、を備える工作機械であって、
前記制御手段が、
前記ワークのワーク先端の後側を前記工具で偏心加工して前記偏心チャックの中心に対して偏心したワーク中心を有する第1の偏心加工部分と同心の前記ワークのワーク先端を前記対向チャックに保持させる先端保持手段と、
該先端保持手段により前記対向チャックが前記ワークのワーク先端を保持した状態で前記偏心チャックによる前記ワークの保持を解除させるワーク保持解除手段と、
該ワーク保持解除手段により前記偏心チャックによる前記ワークの保持を解除した状態で前記偏心チャックまたは前記対向チャックを回転させて前記偏心チャックと前記ワークとの間の位相を変更するワーク位相変更手段と、
該ワーク位相変更手段により前記偏心チャックと前記ワークとの間の位相が変更された状態で前記偏心チャックに前記ワークの未加工部分を保持させるワーク保持手段と、
前記ワーク位相変更手段により前記ワークとの間の位相が変更された前記偏心チャックが前記ワークの未加工部分を保持した状態で前記偏心チャックを回転させて前記ワークの第1の偏心加工部分の後側を偏心加工して前記偏心チャックの中心に対して偏心すると共に前記ワークの第1の偏心加工部分のワーク中心からも偏心したワーク中心を有する第2の偏心加工部分を形成する工具台移動手段と、を有する工作機械。 - 前記対向チャックの回転軸に対する前記対向チャックの偏心量が、前記偏心チャックの回転軸に対する前記偏心チャックの偏心量と同一に構成されている請求項1に記載の工作機械。
- 前記制御手段は、前記対向チャックが前記偏心チャックに近づく、あるいは、該偏心チャックから離れるように前記対向チャックを移動させるチャック移動手段をさらに有する請求項1または請求項2に記載の工作機械。
- 前記偏心チャックと前記対向チャックとの間に配置され、前記偏心チャックの中心と同心の偏心ガイドブッシュをさらに備えた請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の工作機械。
- 所定の回転軸の軸心に対して偏心した状態でワークを保持する偏心チャックと、該偏心チャックに対向して回転自在に配置された対向チャックと、を有し、前記偏心チャックに保持されたワークの偏心加工を行う加工方法であって、
前記ワークのワーク先端の後側を偏心加工して前記偏心チャックの中心に対して偏心したワーク中心を有する第1の偏心加工部分を形成する第1偏心加工工程と、
前記第1の偏心加工部分のワーク中心と同心の前記ワークのワーク先端を前記対向チャックに保持させる先端保持工程と、
該先端保持工程により前記対向チャックが前記ワークのワーク先端を保持した状態で前記偏心チャックによる前記ワークの保持を解除させるワーク保持解除工程と、
該ワーク保持解除工程により前記偏心チャックによる前記ワークの保持を解除した状態で前記偏心チャックまたは前記対向チャックを回転させて前記偏心チャックと前記ワークとの間の位相を変更するワーク位相変更工程と、
該ワーク位相変更工程により前記偏心チャックと前記ワークとの間の位相が変更された状態で前記偏心チャックに前記ワークの未加工部分を保持させるワーク保持工程と、
前記ワーク位相変更工程により前記ワークとの間の位相が変更された前記偏心チャックが前記ワークの未加工部分を保持した状態で前記偏心チャックを回転させて前記ワークの第1の偏心加工部分の後側を偏心加工して前記偏心チャックの中心に対して偏心すると共に前記ワークの第1の偏心加工部分のワーク中心からも偏心したワーク中心を有する第2の偏心加工部分を形成する第2偏心加工工程と、を含む加工方法。
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