JPS6048282B2

JPS6048282B2 - 非円形形状加工装置

Info

Publication number: JPS6048282B2
Application number: JP5059478A
Authority: JP
Inventors: 敬蔵科野; 正美清水
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1985-10-26
Also published as: JPS54142679A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は非円形形状の部品を加工する方法およびその装
置に関するものてあり、より詳しくは加工される部品を
主軸先端のチャックで把持し、該主軸はカム装置によつ
て主軸と直交する面内を移動することによつて所定の非
円形形状の加工を行う加工装置に関するものてある。

従来から非円形形状の加工装置は数多く開発され実施さ
れて来たが、本発明の加工方法および装置は加工する部
品を回転させて旋削又は研削する型式の加工装置に属し
、更に詳しくは加工される部品を把持するチャックを有
する主軸がその軸心に対して直交する方向に移動可能て
あり、加工す、べき部品の形状に対応して移動すること
によつて所望の非円形形状の加工を行う型式のものに属
する。

この型式に属する加工装置としては、特定の非円形形状
のみを加工する為の装置として楕円切削機やポリゴン加
工機があり、任意の非円形形状フを加工する為の装置と
して、主軸に所定の形状のカムを設け、該カムによつて
主軸をその軸心に対して直交する方向に移動させるよう
に構成された装置があるが、一般に剛性及び加工精度に
問題があり高能率、高精度に加工しようとするには満足
５すべき能力を有していないものが多い。従来の加工装
置を第１図および第２図に概念■として例示する。

第１図に示された装置は、加工すべき部品の形状１に対
して所定の形状に形成されたカム面２を有するカム板４
を主軸に同軸に設け、主軸台に回５転可能に固設された
カムフォロア５に向かつて付勢しつつ主軸を回転させ、
且つ主軸は第１図において横方向にのみ移動可能に構成
されている。

この装置は、加工される部品を主軸先端のチャックに把
持し、カム板４の中心を中心として主軸を回［転させ
ることによつて主軸と共にカム板４が回転し、カム面２
の形状によつて主軸が左右に移動しながら回転し、バイ
ト８で切削することによつて所望の形状を旋削する。こ
の加工方法では、切削速度は比較的一定して（主軸中心
と加工位置までの距離に比例して変動はするが）旋削可
能てあるが、図からも明らかな如くバイト８のスクイ角
、逃け角が大巾に変動する欠点を有している。第２図は
従来装置の他の例てあつて、加工すべき部品の形状１に
対して等距離曲線で形成された内側カム２及ひ外側カム
３を有するリング状のカム板４を主軸に設け、主軸台に
回転可能に固設され内側カム２に当接するカムフォロア
５および外側カム３に当接する２個のバックアップロー
ラ６でもつてカム板４を挾持し、該バックアップローラ
６は１体となつてカムフォロア５に向かう方向（図で左
右方向）にのみ摺動可能に支持され、強いバネ７てカム
板４を押圧している。加工する部品はカム板４の中心と
同軸に取付けられ、主軸が回転することによつて、カム
フォロア５および２こ個のバックアップローラ６で挾持
されたカム板４は、その中心が上下および左右方向に移
動し、それに同軸てある主軸（部品）も上下および左右
方向に移動しながら回転する。切削するバイト８の先端
をカムフォロア５の中心に一致させて主軸を３回転させ
て旋削すると、内側カム２は部品の形状と等距離曲線と
なつているので所望の部品の形状に旋削される。この加
工方法では前記の第１の従来例と異りバイト８のスクイ
角および逃け角は比較的一定したものとなるが、カム板
４の姿勢は内４（側のカムフォロア５と外側の２個のバ
ックアップローラ６とで制御されるので、部品の回転は
このカム板４の制御による前後回転と主軸の回転とが合
成されたものとなり、切削速度が大巾に変動し、場合に
よつては加工する部品が部分的に停止或いは逆転するこ
とも生じる欠点を有し、更に部品の形状、精度は内側の
カム面２て決められる為に高精度のカムの製作は外側カ
ムに比して困難と７なり、加工された部品の形状もカム
フォロア５の中心位置で切削したときのみ正しい所望の
形状となり、切削位置がカムフォロア５の中心から外れ
るに従つて歪んだ形状となる欠点をも有している。ｏ
本発明はこれら従来方法の欠点を除き、常にバイトのス
クイ角を一定にして加工し、更に剛性が高く従来装置よ
りも高速度回転又は重切削を可能とし、必要に応じて研
削も可能とする非円形形状加工の方法および装置を得る
ことを目的とするもダのである。

本発明の詳細な説明に実施例に基いて説明する。

第３図は本発明の加工の原理を示す概念図であつて、４
辺および隅部がそれぞれ円弧て形成されＪたほぼ四角形
をなす部品の加工を例として説明する。

即ちこの部品の形状１は４辺がそれぞれＰｌ，Ｐ３，Ｐ
５，Ｐ７を中心とした半径がＲ１およびＲ２の円弧であ
り、隅部は半径Ｒ３の円弧で丸められ、その中心はＰ２
，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８である。このはぼ４角形をした形状
の部品１１を矢示のように反時計方向に回転させながら
、ＸＹ座標系のＸ軸上に固定された切削点Ｋでバイト８
で切削して非円形の部品の形状１を加工するとき、辺蔀
を切削する間はその円弧に中心である点Ｐ１をＸ軸上に
固定して回転し、点Ｂまて切削した後（即ち隅部Ｉの中
心Ｐ２がＸ軸上のＰ２′に達した後）には隅部ｌの中心
Ｐ２をＸ軸上の点Ｐ２’に固定して回転させ、以下同様
にＰ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８の各点をＸ軸上
に固定して順次切削を行えは、切削点Ｋにおける加工面
は常にＸ軸に直交し、スクイ角一定の切削が可能となり
、或いは点Ｋにおいて接触するように砥石８’を設けれ
ば研削加工も可能となる。このとき部品１１の中心Ｏ’
は辺佃の切削の間は円弧０Ａ−０−Ｏ’−０Ｂ上を移動
し、隅部Ｉの切削の間に円弧０Ｂ−０Ｄ−０Ｃ上を移動
し、辺ＣＤの切削の間に図において左に凸の円弧０Ｃ−
０Ｄ上を、隅部ＤＥの切削の間に０Ｄ−０Ｃ−０Ａ上を
移動してもとの位置０Ａに戻り、点Ｅから点Ａに至るま
での後半の切削の間に部品の中心Ｏ’は上述の軌跡を再
ひ経由して部品１回転の切削が完了する。

上述の条件を満足するカムの構成を次に検討する。

第３図の実施例では１枚の主カム１２および２枚の補助
カム１３，１４と、座標系（即ち主軸台）に回転可能に
固設された３個のカムフォロア１５，１６，１７を有し
、Ｘ軸上に設けられたカムフォロア１５は主カム１２に
、ほぼ１２０度間隔に配置された他の２個のカムフォロ
ア１６，１７はそれぞれ補助カム１３，１４に対応し、
常にそれぞれのカム面に当接している。

上述の様に部品の加工区間ＡＢはＸ軸上の点Ｐ１を中心
として回転するので、カムフォロア１５，１６，１７の
中心と回転中心Ｐ１との距離は一定てあり、従つてカム
１２，１３，１４のカム面はいずれもＰ１を中心とした
円弧１２ａ，１３ａ，１４ａとなる。

（辺把が非円弧の場合にはその形状の曲率半径の中心が
常にＸ軸上にあるようにして切削点Ｋから曲率半径だけ
離れた点Ｐ１を中心として回転させれば良く、従つてカ
ムのプロファイルはカムフォロアの中心の軌跡が切削点
Ｋから曲率半径たけ離れたＸ軸上を移動する点即ち曲率
半径の中心Ｐ１を中心とした円弧の包絡線となる。いず
れのカムについても同様となるので以下の説明は円弧の
場合のみにし、非円弧の場合の説明は省略する。辺ＡＢ
が直線の場合には、円弧の中心は無限遠点となつて、カ
ムのプロファイルは部品１１の形状１と平行な直線とな
り、辺ＡＢが凹の円弧の場合には円弧の中心点Ｐ１が主
カム１２内にあるときを除き、中心点Ｐ１を左側に設け
ることにより全く同様に処理することがてきる。）特に
主カム１２のカム面１２ａは、カムフォロア１５がＸ軸
上にあつて回転中心Ｐｌ，．切削点Ｋ及びカムフォロア
１５の中心が一直線上にあるのて、加工すべき部品の形
状に対して等距離曲線となる。上述した如く加工がＢ点
まで完了したとき、円弧Ｉの中心点Ｐ２はＸ軸上の点Ｐ
２′にあり、円弧Ｉの加工はこの点を中心にして回転Ｊ
しながら切削する。このときも点Ｐ２′とそれぞれのカ
ムフォロアの中心までの距離は一定なので、カムのプロ
ファイル１２ｂ，１３ｂ，１４ｂはいずれも点Ｐ２′を
中心とする円弧となる。特に主カム１２におけるカムの
プロファイル１２ｂは部品の形状Ｉと等距離曲線となる
。以下同様にしてＰ３，Ｐ４，・・・・・・・・・を中
心とする円弧でカムが形成される。即ち、主カム１２は
加工すべき部品の形状と等距離曲線をもつて形成された
カムのプロファイルを有し、複数個の補助カム１３，１
４はそれぞれ加工すべき部品の形状の円弧又は曲率半径
の中心を中心とする円弧によつて形成されたカムのプロ
ファイルを有する。

（厳密には主カムおよび補助カムのいずれもカムフォロ
アの中心軌跡が上述の条件を有するカムのプロファイル
ということになることは前に述べた通りである。）上述
の様に構成された加工方法において、切削点ＫがＸ軸上
を移動した場合、即ち第３図において切削点ＫがＫ’に
移動したときに切削される形状について検討すると、辺
Ａ’Ｂ’間の切削の間はＸ軸上の点Ｐ１を中心として回
転するので、回転半径Ｒ１がＫＫ′の距離だけ大きくな
つた円弧となる。

同様に隅部Ｂ’Ｃ’においてもＸ軸上の点Ｐ２’を中心
として回転し、半径Ｒ２がＫＫ′だけ長くなつた円弧を
形成する。以下Ｐ３，Ｐ４・・・・・・・・・について
も全く同様てあり、距離ＫＫ′だけ離れた等距離曲線を
形成する。第４図、第５図および第６図は上述の加工方
法を具体化した加工装置の一例を示し、第４図は装置の
主要部分を示した外観斜視図、第５図は主軸台の縦断面
図、第６図は第５図のＡＡ断面図てある。

第４図においてベッド２１の上に主軸台２２が固定され
、該主軸台２２の前面に本発明のカム装置２３があり、
チャック２４て加工される部品１１を把持している。

部品１１に対向してベッド２１上に刃物台２６があり、
刃物台２６は通常の旋盤と同様に主軸台に対して左右お
よび前後に摺動可能な縦スライド２７、横スライド２８
を有し、その上端にはツールポスト２９がありバイト８
を保持している。刃物台の構造は通常の旋盤と同様であ
れば充分なのでここでは詳述しない。第５図は本発明の
加工装置の主軸台の縦断面図であつて、図示されていな
い駆動源からの駆動によつて回転する駆動軸３１と、カ
ップリング３５を介して駆動軸３１によつて駆動される
本発明のカム装置２３が配設されている。

本実施例ては駆動軸３１は主軸台２２の後部（図では左
部）に軸受３２を介してスリーブ３３に回転可能に支承
されており、スリーブ３３は主軸台に固定されている。
駆動軸３１は後端のプーリ−３４によつて図示されてい
ない駆動源からの動力が伝達され、他端のカップリング
３５を介してカム装置２３に連結されている。このカッ
プリング３５はカム装置２３によつて主軸３６が軸に直
交する方向に移動するのに追随して動力を伝達する為の
ものであり、偏心量が大きくとも動力の伝達可能な各種
の継手、例えばカルダン継手、オルグム継手、自在継手
などが使用可能であり、本実施例ではシユミツト継手を
使用している。主軸台２２の前面（図面ては右面）には
上述の如くカム装置２３が配設されている。

該カム装置２３は外周部にほぼ円筒状の固定部材３７を
有し、該固定部材３７の外周部から中心に向かつて放射
状に嵌装された複数個のカムフォロア保持軸３８はその
先端に主軸３６に平行に設けられたカムフォロア軸３９
、該軸に回転自在に取付けられたカムフォロア１５又は
１６を有し、後端にはホルダー４１に挾持された調整ナ
ット４２を有し、主軸に向つて進退可能に構成されてい
る。主軸３６より下方に伸ひているカムフォロア装置も
同様に先端部にカムフォロア保持軸４３、カムフォロア
軸４４、カムフォロア１７を有し、後端にはホルダー４
６にねじ込まれた調整ネジ４７およびロックナット４８
を有し、調整ネジ４７の内部に装入されたバネ４９てカ
ムフォロア１７をカムに押圧し、その付勢力は調整ネジ
４７て調整可能とされている。カム装置２３の中心部に
は上述の如く駆動軸３１にカップリング３５を介して連
結された主軸３６があり、キー５４、カムアタプター５
３を介して３個のカム１２，１３，１４を有している。

これら３個のカムは最前面（図面ては右端）が主カム１
２であり、他の２個は補助カム１３，１４であつて、カ
ムアダプター５３に１体に固定されており、部品の形状
の変更等のときには前部カバー５６を取外すことによつ
て１体のまま容易に交換可能なように構成されている。
スラストは主軸３６の肩部３６ａとカムアダプター５３
のツバ部５３ａをスラストカラー５５と前面カバー５６
で挾持することで受け、軸に直交する方向には移動可能
に支持している。主軸３６の先端にはチャック２４を設
け、加工される部品１１を把持するようになつている。

第６図は第５図のＡＡ断面図であつて、本実施例のカム
の実際の形状およびカムフォロアの配置を示している。
第６図において中央に想像線て描かれた加工されるべき
部品の形状１に対して主カム１２は実線で示されている
如く部品形状に対して等距離曲線となるよう成形されて
おり、左側のカムフォロア１５と常に当接している。

第１の補助カム１３は上半分のみが破線て描かれている
如き形状をなし、右上方のカムフォロア１６に当接し、
第２の補助カム１４は下半分のみが破線て示されており
、右下方のカムフォロア１７と当接している。第１の補
助カム１３と第２の補助カム５２の残部の形状はいずれ
も図示されている形状と主軸の中心に対して点対称をな
している。３個のカムフォロア１５，１６，１７はいず
れも実質的に固定された位置に設けられており、左側お
よび右上方のカムフォロア装置に設けられたホルダー４
１、調整ナット４２等からなる位置の調整機構はカムフ
ォロア１５又は１６の位置を正確に位置決めする為のも
のであり、右下方のカムフォロア装置に設けられたバネ
４９による付勢装置はカム等の製作誤差等を吸収して円
滑に作動させる為のものであつて、実質的にカムフォロ
アの位置を移動するものではない。

上述の様に構成されている本発明の加工装置において、
図示されていない駆動源からの動力によつて駆動軸３１
が回転されるとカップリング３５を経て主軸３６が回転
するが、上述の様に固定位置に設けられた３個のカムフ
ォロア１５，１６，１７と、１体に結合され且つ主軸と
共に回転する３枚のカム１２，１３，１４とがそれぞれ
常に当接しているのて、主軸３６はカム及ひカムフォロ
アによつて軸に直交する面内を主軸の回転角に対応する
位置に移動制御される。

この移動制御される方法、移動方向および移動量などは
既に第３図を参照しながら詳述したのでここでは繰返さ
ない。従つて第４図に示された加工装置において、チャ
ック２４に把持された部品１１は回転するとともに軸と
直交する面内において所定の運動を行い、バイト８によ
つて所望の形状に切削される。第７図は本発明の他の実
施例の縦断面図であつて、主軸台２２内にカム装置２３
を組込み、更にカム１２，１３，１４と図示されていな
い駆動源によつて駆動される非円形歯車５９とをカムア
ダプター５３と共にｌ体に結合し、よりコンパクトな構
成としたものである。非円形歯車５９は主軸の回転と直
交方向の移動および部品の、中心から切削点までの距離
の変化が合成されることによつて生じる切削速度の変化
をほぼ消去する為に設けられたものであつて、部品の形
状寸法および望ましい切削速度によつて変るものであつ
て、加工する部品によつて異り、カムと共にカムアダプ
ター５３と１体に結合されて容易に交換可能となつてい
る。主軸３６のスラストは第１の実施例（第５図）と同
様に主軸３６の肩部３６ａとカムアダプター５３のツバ
部５３ａを後部カバー５５および前部カバー５６とて挾
持することによつて取るが、部品の変更の際に前部カバ
ー５６を取外しても主軸３６が保持されるようにスラス
トカラー６０か設けてある。その他の構成は第１の実施
例（第５図参照）とほぼ同一なのでここでは省略する。
尚、主軸３６は軸に直交する方向に移動するのて非円形
歯車５９も移動し、固定された歯車列ては噛合いが外れ
るのは勿論てあるが、歯車５９と共に移動する中間歯車
を設けることによつて駆動力が伝達可能となることは周
知てある。以上の説明においては１枚の主カムと２枚の
補助カムの場合についてのみ説明して来たが、補助カム
を３枚以上にしそれぞれのカムに対応する個数のカムフ
ォロア装置を設けても全く同様に構成出来ることは明ら
かであろう。

本発明の非円形形状加工装置は上述の様に構成されてお
り、特にカムフォロア装置はいずれも実質的に固定され
た位置に設けられているので充分に高い剛性を有する構
造にすることが容易となつて、従来装置に比較して重切
削或いは高速度の回転が可能となり、且つ加工精度も向
上する効果を有するものであり、更に同一カム又は同一
工程で端面や斜面の切削或いは２個所以上の切削を行う
際にも基準となる形状に対して正しい等距離曲線て加工
出来るなどの多大な効果を有するものである。

尚、今迄の説明では切削工具、特にバイトを使用する場
合についてのみ述べて来たが、本発明の加工方法および
装置では切削点Ｋにおいて常に切削面が回転中心と直交
しているのて、バイト等で切削するのみてなく、刃物台
に工具軸を設けることによつてフライス加工或いは研削
加工を行うことも可能であり、従つて切削部品と研削部
品とのハメアイ等も可能となり、一層大きな用途が得ら
れるなどの顕著な効果を有するものである。

・

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は従来の加工方法の概念図、第３図は本
発明の加工方法を説明する概念図、第４図は本発明の１
実施例の斜視図、第５図は主軸台の縦断面図、第６図は
第５図のＡＡ断面図、第７門図は他の実施例の主軸台の
縦断面図を示す。１・・・・・・加工すべき部品の形状、８，８’・・
・・・・バイト又は加エ工具、１２・・・・・・主カム
、１３，１４・・・・・・補助カム、１５，１６，１７
・・・・・・カムフォロア、２２・・・・・・主軸台、
２３・・・・・・カム装置、２４・・・フ・・・チャッ
ク、２５・・・・・・部品、２６・・・・・・刃物台、
３６・・・・・・主軸、５９・・・・・・非円形歯車。

Claims

【特許請求の範囲】１加工すべき部品の形状に対応する所定の形状に成形
されたカムを有する主軸が、主軸台に回転可能且つ回転
軸に直交する方向に移動可能に支持され、少くとも１個
の主軸台に固定された位置のカムフォロアによつて主軸
の位置が規制される型式の非円形形状の加工装置におい
て、前記カムはカムフォロアの中心軌跡が加工すべき非
円形形状に対して等距離曲線であるように形成された主
カムと、加工すべき非円形形状の円弧又は曲率半径の中
心を中心とする円弧上にカムフォロアの中心軌跡がある
ように形成した複数個の補助カムとを１体に結合したカ
ム体とからなり、主カム及び複数個の補助カムのそれぞ
れに各１個宛対応し、その位置が主軸台に実質的に固定
された複数個のカムフォロアと、主軸を回転駆動する駆
動伝達機構と、その前面に加工される部品を把持するチ
ャックとを有し、該チャックに対向して刃具又は砥石を
有する刃物台を配設したことを特徴とする非円形形状加
工装置。２駆動伝達機構はその一部に非円形歯車を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非円形形状加
工装置。３非円形歯車はカム体と１体に結合されていることを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の非円形形状加工
装置。