JPH10118842A - 小型精密の多条ネジ切削加工方法とその切旋盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型精密の多条ネジ切削加工方法とその切旋
盤を改良する。 【解決手段】 小型式の精密旋盤を用いてカメラ部品等
に使用される精密多条ネジを切削加工する方法におい
て、ビエルトインＡＣスピンドルモーターを介して低速
回転するワークに対して刃物台上に取付けた高速回転の
カッター軸を偏心させ、該カッター軸の偏心によりワー
クとバイトが内設する際に切削することを特徴とする多
条ネジ切削加工方法とその切旋盤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ネジ条数を自動的
に分割する多条ネジ切盤に関するが、詳しくは小型精密
の多条ネジ切削加工方法とその切旋盤に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の多条ネジ切盤には、ネジ条数を分
割するために歯車等を用いているものが多用されていた
が、これらの歯車による方法では精度の点で難があるば
かりか分割操作の面でも自動化したものは知られておら
ず、操作が煩雑でりかつ構造が複雑であるために性能の
低いものであった。

【０００３】その後、本願出願人がこれらの欠点を除去
して構造が簡単で操作が容易であり、しかも自動ネジ切
りが可能な多条ネジ切盤を開発した。この従来の多条ネ
ジ切盤は、図８に示すように３１は押すネジ用カッター
で定位置に固定され、カッター駆動用モータ３２により
適宜伝動機構を介して高速に回転駆動されるようになっ
ている。Ａは雄ネジワークで、前記雄ネジ用カッター３
１に対抗して設置されるもので、該ワークＡは前記カッ
ター３１と軸がずれて設けられた中スピンドル３３の一
端に雄ネジワーク用セットボルト３４、取付本体３５及
び締付ナット３６によって固着されている。また、中ス
ピンドル３３は雄ネジワークＡの取付側端部が本体より
大径に形成され、他端はカップリング３７を介してスプ
ラインを有する駆動軸３８と連結している。また、駆動
軸３８は駆動モータ３９、駆動チェン４０及び駆動スプ
ロケット４１によって正逆転することができるようにな
っている。４２はマスタースピンドルで円筒条に形成さ
れ中空部には中スピンドル３３が貫通しており、その周
面には切削される多条ネジのリードと同一ピッチのマス
ターネジ４３とピンホルダー４４の一端が固定されてい
る。

【０００４】また、ピンホルダー４４の他端にはピンシ
リンダー４５が設けられ、該ピンシリンダー４５下部に
は油圧機構等の他の指令に従って出入するピン４６が設
置されている。前記マスタースピンドル４２は軸受４
７、マスターネジ４３と同一ピッチの雌ネジでもって、
軸受を兼ねるマスターネジ軸受４８を介してスピンドル
ヘッド４９に回転可能に取付けられている。５０は円板
状の条数分割板であり、その円周面が前記ピン４６と当
接する位置で中スピンドルに固定されている。このよう
に、従来の多条ネジ切削加工方法は、マスターネジとと
もに低速で回転するワークに対して高速回転カッター軸
を偏心させてワークとバイトが内接する際に行う偏心切
削法であリ、その切削はワーク軸（主軸）とカッター軸
を同方向に回転させて追削法にて行う方法である。特
に、主軸駆動には可変油圧モータを使用して速度調整は
スピードコントロールバルブを操作して行う。そして、
主軸はマスターネジに倣ってねじれながら前進し、高速
回転するカッターにより一本のネジが切り上がると前進
時と同一道程を逆転しながら後退して次への割出が行わ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる本願出願人が開
発した多条ネジ切盤に改良を加えて、小型精密の多条ネ
ジ切削加工方法とその切旋盤を提供するところに本発明
が解決しようとする課題を有する。すなわち、本発明は
従来のチャッキング装置やカッター軸装置を用いて、チ
ャッキング装置はワークヤトイ関係をそのまま取付ける
ことを可能にすると共に、チャッキング強さの調整を従
来は皿バネの力で行っていたものを回転エアーシリンダ
ーを用いたことにより、より細いチャッキング強さの設
定を行えるようになり、それによりワークに応じてチャ
ック圧に調整できワークの歪みや変形を極力押さえるこ
とができるようにした。一方、カッター軸装置は各種の
カッターホルダーをそのまま取付けることを可能にする
と共に、カッタースピンドルモーターにはＡＣスピンド
ルモーターを採用し、カッタースピンドルが回転する際
の安定化を計っており、しかもリード角を調整する際に
角度が一目で分かるように角度表示がＣＲＴ上に表示さ
れている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き従
来の課題を解決するために開発したものであって、小型
式の精密旋盤を用いてカメラ部品等に使用される精密多
条ネジを切削加工する方法において、ビルトインＡＣス
ピンドルモーターを介して低速回転するワークに対して
刃物台上に取付けた高速回転のカッター軸を偏心させ、
該カッター軸の偏心によりワークとバイトが内接する際
に切削することを特徴とする小型精密の多条ネジ切削加
工方法の提供にあり、また前記偏心切削法において、切
削はワーク軸（主軸）とカッター軸とを同一方向に回転
させて追削方法にて行い、かつ三ヶ月状の切粉を継続的
に放出させながら一条に付２〜１０秒位の速度で切り上
げる方法であり、また前記偏心切削法において、カッタ
ー軸以外にくし形旋盤としてＸ軸に約１７０ｍｍのツー
リングエリアを有し、かつ最高回転数が６，０００ｒｐ
ｍの通常旋削加工で行う方法であり、また前記偏心切削
法において、加工プログラムにてリード及び条数などの
設定変更を行って段取り替えを容易にする多条ネジ切削
加工方法にある。

【０００７】更に、本発明はスピンドルヘッドに組み込
まれたビルトインモーターに取付られたスピンドルの先
端にワークを固着し、かつ該ワークに近接して設けられ
たネジ切用カッターと、前記スピンドルの回転を制御す
る磁気ドラム及びセンサと、前記ネジ切用カッターの送
り機構であるサーボモーターと、ボールネジの機構によ
り多条ネジを切削加工することを特徴とする小型精密の
多条ネジ切旋盤の提供にあり、また前記多条ネジの切旋
盤において、雄ネジ用カッターにて定位置に固定しかつ
カッター駆動用モーターにより適宜伝動機構を介して高
速回転駆動される雄ネジワークと、該雄ネジワークにて
前記雄ネジ用カッターに対向して設定される雄ワークが
前記雄ネジ用カッターと軸ずれされて配設されたスピン
ドルの一端に雄ネジワーク用のセットボルト、取付本体
及び締付ナットにて固着されている多条ネジ切旋盤であ
り、更に前記多条ネジの切旋盤において、スピンドルに
はビルトインモーターのステータが焼ばねにより組込ま
れ、かつ雄ネジワークの取付端部の反対側にはスピンド
ルの回転信号を発信するための磁気ドラムが取付けら
れ、更に内部には雄ネジワークを固着するための回転停
止と正逆転の指令を手動押鉛スイッチ又はプログラムに
より自動運転させ、高速にて回転する押すネジカッター
をリードに従って前進及び後退させて切削する小型精密
の多条ネジ切旋盤の提供にある。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の多情ネジ切削は、ビルト
インＡＣスピンドルモータによって低速で回転するワー
クに対して刃物台上に取付けた高速回転のカッター軸を
偏心させてワークとバイトが内設する際に行う偏心切削
法であり、切削はワーク軸（主軸）とカッター軸を同方
向に回転させての追い削り法にて行い、三カ月状の切粉
を断続的に出しながら一条につき２〜１０秒という速さ
で切り上げる方法である。

【０００９】また、本発明のカッター軸以外にくし形旋
盤としてＸ軸に約１７０ｍｍのツーリングエリアを有
し、最高回転数６，０００ｒｐｍで普通の旋削加工も行
うことが可能である。

【００１０】更に、本発明は従来方法ではワーク変更に
伴ってマスターネジと条数割出板の変換をする必要が有
ると共に、部品にかかる諸費用、調製に要する時間、調
整に必要な経験、再現性の難しさなどが大きな負担とな
っていたものを加工プログラムを介し、リード・条数等
の設定変更を行うことになったので段取り替えが容易に
なって多品種及び小ロット化した部品加工に最適な方法
である。

【００１１】

【実施例】以下、図面に従って本発明の実施例について
説明する。図１乃至図７は、本発明の小型精密の多条ネ
ジ切削加工方法とその切旋盤を示したものである。

【００１２】まず、図１により多条ネジ切旋盤について
説明すれば、本発明からなる切旋盤はスピンドルヘッド
１１に組込まれたビルトインモーター８と該ビルトイン
モーター８に取付けられたカッタースピンドル３の先端
にワークＡを固着しかつ該ワークＡに近接して設けられ
たネジ切用カッター１と、更にカッタースピンドル３の
回転を制御する磁気ドラム１０及びセンサー９と、更に
カッターの送り機構であるサーボモーター１７及びボー
ルネジ１３との構成からなり、この構成からなる多条ネ
ジ切旋盤によって小型精密の多条ネジを切削加工する。

【００１３】従来の多条ネジ切盤では、ネジ多数を分割
するために多数分割板を使用していたので、ネジ条数が
変わるごとに交換が必要となり、精度的には多数分割板
の精度による個所が大であった。また、多条ネジのリー
ドや左右ネジはその都度マスターネジを交換して行って
いたので、ワークの精度がマスターネジの精度による個
所が大であった。

【００１４】更に、本発明の切旋盤はネジ切用カッター
１が雄ネジ用カッターで定位置に固定されしかもカッタ
ー駆動用モーター２により、適宜伝動機構を介して高速
に回転駆動されるように構成されている。またワークＡ
は雄ネジワークにて前記ネジ切用カッター１に対向して
設置されるもので、ワークＡはネジ切用カッター１と軸
をずらして配設されるカッタースピンドル３の一端に、
ネジワーク用セットボルト４、取付け本体５及び締付ナ
ット６によって固着されている。なお、ネジ切用カッタ
ー１は上部側にその刃物がある場合のみワークに係合す
るが、その他の位置ではワークＡとは係合しない構成に
なっている。またカッタースピンドル３には、ビルトイ
ンモーター８のステータが焼ばめにより組み込まれてお
り、一方ワークＡの取付端部の反対側にはカッタースピ
ンドル３の回転信号を発信すための磁気ドラム１０が取
付けてある。また、内部にはワークＡを固着するための
チャッキング機構が組み込まれてある。なお、カッター
スピンドルの回転停止及び正転・逆転の指令は、全て手
動押鉛スイッチ又はプログラムにより自動運転できるよ
うに構成されている。

【００１５】このようにカッタースピンドル３の回転に
対して高速で回転しているネジ切用カッター１をリード
に従って前進若しくは後退させることによって切削す
る。つまり、ネジ切用カッター１は高速回転しているが
ネジ切用カッター１の軸心とワークＡの軸心がずれてい
て１箇所のみでネジ切用カッターが、ワークＡに係合す
るためにワークＡが回転しながら前進すれば連続された
ネジが切削され、しかもネジ切用カッター１が高速回転
しているため一工程で精密な１条目のネジを切削するこ
とができる。更に条数分割について説明すれば、例えば
６条ネジを切削しようとした場合は１回目を０度の位置
から回転させて切削を行い、２回目よりあらかじめ１回
転（３６０℃）を６等分した角度分（６０度）だけ回転
させ、その位置をスタート位置として後は１回目と同様
にして切削を行う。その設定については、ＮＣプログラ
ム上に全て行うようにする。なお、本実施例では雄ネジ
切削について例示したが、雌ネジ切削の場合でも同一方
法によって同一効果は得られる。

【００１６】このような構成からなる本発明方法によれ
ば、ビルトインスピンドルモーターを備えＮＣ制御化し
たために従来のようにマスターネジの交換とか、条数分
割板の交換の必要が全くなくなり段取りの替えの作業が
格段に向上し、更に任意のリード及び多数が設定できる
ことによって、あらゆるワークにも対応できると共に高
精度が切削が可能となる。

【００１７】次に、図２乃至図７によって本発明の多条
ネジ切旋盤について説明する。まず、本発明の機構は次
のような構成からなっている。

【００１８】

【表１】

【００１９】このように構成されてなる本発明の多条ネ
ジ切旋盤は、大別してワーリングエリア部（図２参照）
とチャッキング装置（図３参照）とカッター軸（図４・
５参照）とから構成されている。図中１４はカッターホ
ルダー、１５はバイトホルダー、１６はプリセットベー
ス、１７はＸ軸スライド、１９はヤトイ取付フランジ、
２０はビルトインスピンドル、２１は回転エアーシリン
ダ、２２はフランジ、２３は切削油カバー、２７はキャ
ビネット、２８はＮＣ操作パネル、２９は切削油タンク
及び３０は電装盤である。

【００２０】更に、本発明の多条ネジ切旋盤のうち主要
な構成であるワークヤトイの交換方法と段取り替え方法
について説明する。ワークヤトイ交換方法 まず、チャッキングを緩めた状態にしてヤトイ取付フラ
ンジを押さえ、主軸が廻らないようにしながらヤトイ取
付ナットを反時計方向へ廻してヤトイ取付ナットをはず
し、次でヤトイ全体を反時計方向へ廻すと次第に引棒が
ドローバーから抜けるのでヤトイを押さえながらドロー
バーからヤトイを完全にはずすことができ、更に交換す
るヤトイを取付てヤトイ取付部やヤトイに切粉などが付
着していないかどうかを確認してもし付いているようで
あれば取り除く。このような状態にしたならば、ヤトイ
取付フランジを押さえながらヤトイと一緒に組み合わせ
てある引棒をドローバーへねじ込むと共に、ある程度引
棒をねじ込みましたらヤトイ取付ナットを取付け仮締め
の状態にする。そこで、ワークをヤトイに取付けてワー
クを押さえる治具が着脱できる位置になるようにヤトイ
を廻して位置を合わせ、次いでヤトイの位置が決まった
らヤトイ取付フランジを押さえて主軸が廻らないように
しながらヤトイ取付ナットを時計方向へ廻して強く固定
する。

【００２１】なお、ワークを押さえた時にワークがヤト
イに対して空廻りしない程度にエアー圧力を調整する。段取り替え方法 まず、カッター軸装置全体をできるだけ作業社側の作業
しやすい位置まで移動させ、カッターホルダーをワーク
に合ったホルダーに交換する。その際、あらかじめカッ
ターホルダー取付面からバイトの刃先までの距離を控え
て置く。次に、旋回軸を固定しているネジ３箇所を緩
め、旋回軸調整ツマミを廻してワークのリード角に応じ
た角度に合せる。その際、角度はＣＲＴ上に表示され
る。このようにして、角度が合ったならば旋回軸を固定
しているネジを締め付けると共に奥側上下の所だけ締め
付ける。更に、バイトの心高調整を行うと共に上下スラ
イド上側のカバーを取りはずして上下スライドの移動側
中心にある固定ネジ（Ｍ６）の１箇所を緩め付ける。そ
して、旋回軸中心からカッターホルダーに取付たバイト
までの距離と、リード角により主軸中心から旋回軸中心
までの距離を計算して割出（ＡＣ＝ｔａｎθ×ＢＣ）を
する。その後、高さ調整用ツマミを廻してスライド側面
に取付けてあるスケール及び高さ調整用ツマミの所に取
付てある目盛を目安に高さを調整し、更に高さの調整が
終わりましたら上下スライドの移動側の中心にある固定
ネジ（Ｍ６）の１箇所を締め付けるとと共に、旋回軸手
前側にある固定ネジ１箇所を締め付けて上下スライド上
側のカバーを取付ける。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、小型式の精密旋盤を用いてカ
メラ部品等に使用される精密多条ネジを切削加工する方
法において、ビルトインＡＣスピンドルモーターを介し
て低速回転するワークに対して刃物台上に取付けた高速
回転のカッター軸を偏心させ、該カッター軸の偏心によ
りワークとバイトが内接する際に切削する構成からな
り、また前記偏心切削法において、切削はワーク軸（主
軸）とカッター軸とを同一方向に回転させて追削方法に
て行い、かつ三ヶ月状の切粉を継続的に放出させながら
一条に付２〜１０秒位の速度で切り上げ、また前記偏心
切削法において、カッター軸以外にくし形旋盤としてＸ
軸に約１７０ｍｍのワーリングエリアを有し、かつ最高
回転数が６，０００ｒｐｍの通常旋削加工で行い、更に
前記偏心切削法において、加工プログラムにてリード及
び条数などの設定変更を行って段取り替えを容易にする
構成になっているので、ピルトインスピンドルモーター
を備えＮＣ制御化したために従来のようにマスターネジ
の交換とか、多数分割板の交換の必要が全くなくなり段
取替えの作業が格段に向上し、また任意のリード及び条
数が設定できることによってあらゆるワークにも対応で
きると共に高精度が切削が可能となった。

【００２３】更に、従来機ではワーク変更に伴ってマス
ターネジと多数割出板の交換をする必要があったので、
部品にかかる諸費用、調整に要する時間、調整に必要な
経験及び再現性の難しさなどが大きな負担となっていた
が、本発明によれば加工プログラムにてリード・条数な
どの設定変更を行うことができるので、段取り替えが容
易になって多品種、小ロット化した部品加工に最適であ
る。

【００２４】また、本発明はスピンドルヘッドに組み込
まれたビルトインモーターに取付られたスピンドルの先
端にワークを固着し、かつ該ワークに近接して設けられ
たネジ切用カッターと、前記スピンドルの回転を制御す
る磁気ドラム及びセンサと、前記ネジ切用カッターの送
り機構であるサーボモーターと、ボールネジの機構によ
り多条ネジを切削加工する構成からなり、また前記多条
ネジの切旋盤において、雄ネジ用カッターにて定位置に
固定しかつカッター駆動用モーターにより適宜伝動機構
を介して高速回転駆動される雄ネジワークと、該雄ネジ
ワークにて前記雄ネジ用カッターに対向して設定される
雄ワークが前記雄ネジ用カッターと軸ずれされて配設さ
れたスピンドルの一端に雄ネジワーク用のセットボル
ト、取付本体及び締付ナットにて固着されており、また
前記多条ネジの切旋盤において、スピンドルにはビルト
インモーターが焼ばめにより組込まれ、かつ雄ネジワー
クの取付端部の反対側にはスピンドルの回転信号を発信
するための磁気ドラムが取付けられ、更に内部には雄ネ
ジワークを固着するための回転停止と正逆転の指令を手
動押鉛スイッチ又はプログラムにより自動運転させ、高
速にて回転する押すネジカッターをリードに従って前進
及び後退させて切削する構成になっているので次のよう
な多くの効果を有している。

【００２５】ア、ピルトインスピンドルモーターを採用
し、Ｃｓ輪郭制御による加工方法を用いることによって
メカ的なロスのないより高精度なネジ切加工を行うこと
ができる。

【００２６】イ、主軸の回転軸上には、高分解能磁気式
パルスコーダが取付けてあり、従来の割出し板の替わり
に０．００１度単位の割出しが可能となる。ウ、ビルト
インスピンドルモーターの採用により、従来行っていた
ワーク変更による段取り替えの時のマスターネジの交換
及び割出し板の交換という作業の必要が無くなりプログ
ラムの変更だけで済むようになった。

【００２７】エ、ＮＣ制御にしたことにより、多条ネジ
のリード及び条数がプログラムにより任意（最小設定単
位０．０００１ｍｍ）に設定できる。オ、ビルトインス
ピンドルモーターにより、通常のＡＣスピンドルモータ
ーとしても使用することができ、しかも多条ネジ切加工
切用ということでなく一般的な旋削加工も行うことがで
きる。

【００２８】カ、本体に切削油カバーがあるので、切削
油装置の使用が可能になり切削油を用いての加工ができ
るようになった。キ、ＮＣ制御にしたことにより多条ネ
ジ切加工時の主軸の回転数及びカッター軸装置などの送
り速度の設定がプログラムにより容易にできるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多条ネジ切旋盤を示した説明概要図。

【図２】図１の切旋盤のうちツーリングエリア部を示し
た説明概要図。

【図３】図１の切旋盤のうちチャッキング装置を示した
説明概要図。

【図４】図１の切旋盤のうちカッター軸を示した説明概
要図。

【図５】図１の切旋盤のうちカッター軸を示した説明概
要図。

【図６】図１のに示した切旋盤の全体概要図。

【図７】図１のに示した切旋盤の全体概要図。

【図８】従来公知の多条ネジ切旋盤を示した説明概要
図。

【符号の説明】

１ ネジ切用カッター ２ カッタースピンドルモーター ３ カッタースピンドル ４ セットボ
ルト ５ 取付本体 ６ 締付ナッ
ト ７ ステータ ８ ロータ ９ センサ 10 磁気ドラム 11 スピンド
ルヘッド 12 刃物台 13 ボールネ
ジ 14 カッターホルダー 15 バイトホ
ルダー 16 プリセットベース 17 Ｘ軸スラ
イド 18 ロータリーエンコーダー 19 ヤトイ取
付フランジ 20 ビルトインスピンドル 21 回転エア
ーシリンダ 22 フランジ 23 上下スラ
イド 24 旋回軸 25 ＡＣスピ
ンドルモーター 26 切削油カバー 27 キャビネ
ット 28 切削油タンク 30 電装盤 31 雄ネジカッター 43 マスター
ネジ 44 ピンホルダー 45 ピンシリ
ンダー 46 ピン 50 条数分割
板 Ａ、Ｂ ワーク Ｍ サーボモ
ーター

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 小型式の精密旋盤を用いてカメラ部品等
   に使用される精密多条ネジを切削加工する方法におい
   て、ビルトインＡＣスピンドルモーターを介して低速回
   転するワークに対して刃物台上に取付けた高速回転のカ
   ッター軸を偏心させ、該カッター軸の偏心によりワーク
   とバイトが内接する際に切削することを特徴とする小型
   精密の多条ネジ切削加工方法。
2. 【請求項２】 前記偏心切削法において、切削はワーク
   軸（主軸）とカッター軸とを同一方向に回転させて追削
   方法にて行い、かつ三ヶ月状の切粉を継続的に放出させ
   ながら一条に付２〜１０秒位の速度で切り上げる請求項
   １記載の小型精密の多様ネジ切削加工方法。
3. 【請求項３】 前記偏心切削法において、カッター軸以
   外にくし形旋盤としてＸ軸に約１７０ｍｍのツーリング
   エリアを有し、かつ最高回転数が６，０００ｒｐｍの通
   常旋削加工で行う請求項１及び２記載の小型精密の多条
   ネジ切削加工方法。
4. 【請求項４】 前記偏心切削法において、加工プログラ
   ムにてリード及び条数などの設定変更を行って段取り替
   えを容易にする請求項１記載の小型精密の多条ネジ切削
   加工方法。
5. 【請求項５】 スピンドルヘッドに組み込まれたビルト
   インモーターに取付られたスピンドルの先端にワークを
   固着し、かつ該ワークに近接して設けられたネジ切用カ
   ッターと、前記スピンドルの回転を制御する磁気ドラム
   及びセンサと、前記ネジ切用カッターの送り機構である
   サーボモーターと、ボールネジの機構により多条ネジを
   切削加工することを特徴とする小型精密の多条ネジ切旋
   盤。
6. 【請求項６】 前記多条ネジの切旋盤において、雄ネジ
   用カッターにて定位置に固定しかつカッター駆動用モー
   ターにより適宜伝動機構を介して高速回転駆動される雄
   ネジワークと、該雄ネジワークにて前記雄ネジ用カッタ
   ーに対向して設定される雄ワークが前記雄ネジ用カッタ
   ーと軸ずれされて配設されたスピンドルの一端に雄ネジ
   ワーク用のセットボルト、取付本体及び締付ナットにて
   固着されている請求項５記載の小型精密の多条ネジ切旋
   盤。
7. 【請求項７】 前記多条ネジの切旋盤において、スピン
   ドルにはビルトインモーターのステータが焼ばねにより
   組込まれ、かつ雄ネジワークの取付端部の反対側にはス
   ピンドルの回転信号を発信するための磁気ドラムが取付
   けられ、更に内部には雄ネジワークを固着するための回
   転停止と正逆転の指令を手動押鉛スイッチ又はプログラ
   ムにより自動運転させ、高速にて回転する押すネジカッ
   ターをリードに従って前進及び後退させて切削する請求
   項５及び６記載の小型精密の多条ネジ切旋盤。