JP4212330B2 - 複合旋盤の工具案内構造及び２主軸対向複合旋盤 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、旋盤の工具の案内構造に関するもので、刃物台に装着した旋削工具や回転工具を旋盤のＺ軸、Ｘ軸及びＹ軸方向に平行移動可能に案内し、更にＢ軸回りに旋回可能に案内する構造に関するものである。ここでＺ軸は主軸軸線と平行な方向、Ｘ軸は主軸軸線と直交する刃物の切込方向、Ｙ軸はＺ軸及びＸ軸と直交する方向、Ｂ軸はＹ軸回りの回転方向である。
【０００２】
【従来の技術】
旋盤の基本的な工具の案内構造は、ベッド上面にＺ軸スライド台を設け、このＺ軸スライド台上にＸ軸スライド台を搭載して、当該Ｘ軸スライド台に刃物台を装着するというものである。旋盤においてワークの平面加工や偏心加工などの複合加工を可能にするためには、工具としてドリルやフライスなどの回転工具を備え、かつこれらの工具をＹ軸方向にも移動可能にする案内構造が必要である。この場合、一般的には上記の基本的な構造におけるＸ軸スライド台にＹ軸ガイドを設けてＹ軸スライド台を装着する構造が採用されるが、当該構造では、工具がベッド面から離れた高い位置に装着されるため、ガイド部に作用するモーメントの増大とガイドやスライド台の歪みの増大とによって、工具の支持剛性が低下するという問題が生ずる。
【０００３】
工具をＸ軸及びＹ軸方向に移動可能に案内し、かつ工具の装着高さが高くなることを防止した案内構造として、下記特許文献１には、手前側が低くなる方向に傾斜したベッド面を有するスラント型ベッドと、ベッド背後のベッド面より下方に面を背後上方に向けて設けられたＹ軸ガイド面と、このＹ軸ガイド面に装着された側面形状が逆Ｌ字形のＹ軸スライド台と、このＹ軸スライド台の上面に設けられたＸ軸ガイド面と、このＸ軸ガイド面に装着されたタレット刃物台とを備えることにより、刃物台のコンパクトで高い支持剛性を実現した２主軸対向旋盤が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−７９２０２号公報
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ワークの平面加工や偏心加工に加えて、傾斜面や傾斜孔の加工を可能にした複合旋盤では、工具、特に回転工具をＺ、Ｘ、Ｙ軸の３軸方向に平行移動可能に案内するに加えて、Ｂ軸回りに旋回可能に案内することが必要である。
【０００６】
このような複合旋盤を実現するためには、回転工具を装着可能にした刃物台をＺ、Ｘ及びＹ軸スライド台を介し、更にＢ軸旋回台を介して装着しなければならない。特にタレット旋盤では、Ｂ軸回りの各旋回位置において、工具を装着したタレットが回転可能な空間が確保されていなければならない。更に、タレット刃物台のＢ軸回りの旋回によってタレットに装着した工具１のＸ軸方向の位置が変化すること、及びタレットをＢ軸回りに旋回させるときにワークと工具との干渉を避けるために刃物台を退避させる必要があることなどにより、刃物台のＸ軸方向の移動ストロークを大きくする必要が生ずる。
【０００７】
図４は、前記特許文献１に開示された案内構造におけるＸ軸スライド台２にＢ軸旋回台３を介してタレット刃物台４を旋回可能に搭載し、更にＹ軸ガイド５とベッド６との間にＺ軸ガイド７とＺ軸スライド台８とを介在させて工具のＺ軸移動を可能にした構造を模式的に示した側面図である。Ｘ軸スライド台２は、Ｂ軸旋回台３を高剛性で軸支しかつ当該旋回台の駆動装置を内蔵した構造としなければならないため、高さＨが高くなる。更にこのＸ軸スライド台の上にタレット９が回転可能なスペースを残してタレット刃物台４を搭載しなければならないため、ベッド面６ａから工具１までの高さＨが高くなって、工具１の支持剛性が低下する。
【０００８】
更にＸ軸スライド台２のロングストロークを実現するために、Ｙ軸スライド台１０上部の張出部１０ａが長くなり、工具の支持剛性を益々低下させる。工具の支持剛性が低下すると、当然のことながら重切削や高速切削が困難になって、加工能率を低下させ、また機械の応力歪みや熱歪みが大きくなり、工具の振動が生じやすくなって、加工精度が低下する。
【０００９】
なお、図２において、６はベッド、６ａはベッドの上面（ベッド面）、７はベッドの背面に設けた２本のＺ軸ガイド、８はＺ軸ガイド７に案内されるＺ軸スライド台、５はＺ軸スライド台８の上面に設けられたＹ軸ガイド、１０はＹ軸ガイド５に案内されるＹ軸スライド台、１１はＹ軸スライド台１０の上面に設けられたＸ軸ガイド、２はＸ軸ガイド１１に案内されるＸ軸スライド台であり、１２は主軸である。
【００１０】
この発明は、回転工具をＺ、Ｘ及びＹ軸方向に移動可能に案内し、更にＢ軸回りに旋回可能に案内する複合旋盤において、刃物台に装着された工具の高い支持剛性を確保することにより、高精度の加工を効率よく行うことができる複合旋盤を得ることを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決したこの出願の請求項１の発明に係る複合旋盤の工具案内構造は、ベッド面が手前側（オペレータ側）が低くなる方向に傾斜したスラント型のベッド６と、このベッドの背後側の前記ベッド面と略直交する面内に配置された２本のＺ軸ガイド７と、このＺ軸ガイドに案内されるＺ軸スライド台８と、このＺ軸スライド台の前記ベッド面と略直交する面内に配置された２本のＹ軸ガイド５と、このＹ軸ガイドに案内されるＹ軸スライド台１０と、このＹ軸スライド台の上部の前記Ｙ軸ガイドの配置平面と直交する面内に配置された２本のＸ軸ガイド１１と、このＸ軸ガイドに案内されるＸ軸スライド台２とを備え、２本のＹ軸ガイド５は、前記Ｘ軸スライド台の幅より広い内法間隔、従ってＸ軸スライド台が２本のＹ軸ガイド５の間を通過可能な間隔で配置され、Ｙ軸スライド台１０はその上部に前記Ｘ軸ガイドの主軸側端部を支持する張出部１０ａを備え、Ｚ軸スライド台８はその頂部の前記２本のＹ軸ガイドの間に凹所８ａを備え、Ｙ軸スライド台１０が下動端に移動したときに前記張出部がＺ軸スライド台の前記凹所８ａに入り込むことを特徴とするものである。
【００１２】
この出願の請求項２の発明は、上記手段を備えた工具案内構造において、上記Ｘ軸スライド台２にＢ軸旋回台３を介してタレット刃物台４が装着されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、この出願の請求項３の発明は、上記請求項２記載の工具案内構造を備えた２主軸対向複合旋盤である。
【００１４】
【作用】
上記のこの発明の工具案内構造によれば、Ｚ、Ｘ及びＹ軸方向に平行移動可能にかつＢ軸回りに旋回可能にタレット刃物台を設けた旋盤において、タレット刃物台のインデックスユニット（タレット９を旋回割出する機構部分）の下部にＢ軸旋回台の旋回機構を配置しても、Ｙ軸スライド台１０の頂部のベッド側へ張出した部分をＺ軸スライド台８の２本のＹ軸ガイド５の間に入り込ますように配置しているため、ベッド６からの工具１の高さ、即ち図２のＨ寸法を短くすることができ、工具の高い支持剛性を確保できる。
【００１５】
また、Ｘ軸スライド台２をＺ軸スライド台８の２本のＹ軸ガイド５の間を通過させる状態で移動させるため、主軸方向へのタレット９の移動が容易になり、タレット９のＸ軸方向のストロークを長く取れる。従って、タレット刃物台をＢ軸回りに旋回可能に装着したときに要求される刃物台のＸ軸方向の大きな移動ストロークに対応可能になる。
【００１６】
更に、この発明の構造により、Ｂ軸回りに旋回可能なタレット刃物台をコンパクトかつ高剛性で支持できることから、タレット９を第１主軸方向に向けて第１主軸と協動してワークを加工する加工動作と、タレット９を第２主軸方向に向けて、第２主軸と協動してワークを加工する動作とを可能にした２主軸対向旋盤のコンパクト化と、加工精度及び加工速度の向上を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、この発明の実施形態を示した図で、図１は要部の斜視図、図２は図４の構造との対比を示す模式的な側面図である。
【００１８】
ベッド６は、上面（ベッド面）６ａが手前側に傾斜したスラント型で、当該ベッドの背後側に２本のＺ軸ガイド（Ｚ軸方向に延びるガイド）が、ベッド面６ａと略直交する面内に位置するようにして、ベッド６に固定して設けられている。Ｚ軸ガイド７には、側面形状がＴ形ないし逆Ｌ形のＺ軸スライド台８（Ｚ軸方向に移動するスライド台）が摺接しており、一般的な工作機械のスライド台と同様に、サーボモータで正逆駆動される送りねじ（図示せず）によって移動位置決めされる。Ｚ軸スライド台８の背面（ベッド６の背面上方を向いている面）には、図２の紙面直角方向に間隔を隔てて、２本のＹ軸ガイド５が固定されている。Ｚ軸スライド台８の頂部には、その幅方向中央に正面視で矩形の凹所８ａが形成されており、２本のＹ軸ガイド５は、この凹所８ａの両側に位置し、当該Ｙ軸ガイドの上端５ａは、凹所８ａの底面より高い位置まで延びている。
【００１９】
Ｙ軸スライド台１０の上部の主軸側へ張出す部分１０ａは、Ｚ軸スライド台８の前記矩形の凹所８ａへと延びており、その底面は、Ｙ軸スライド台１０が下動端に移動したときに前記凹所８ａの底面と略等しい高さとなる。このＹ軸スライド台の頂面には、２本のＸ軸ガイド１１が固定されている。このＸ軸ガイドは、Ｚ軸スライド台８の矩形の凹所８ａ内に当該Ｘ軸ガイドに沿って摺動するＸ軸スライド台２のシュー２ａが通過可能な間隔を残して配置されており、従ってＸ軸スライド台が前進したとき、Ｘ軸スライド台２はＺ軸スライド台８の前記矩形の凹所８ａ部分を通過するように移動する。
【００２０】
Ｘ軸スライド台２の幅方向中央部、即ちＸ軸ガイド１１の上方に位置する部分に、Ｂ軸旋回機構が内蔵され、その旋回台３がＸ軸スライド台２の主軸側上面に臨出している。タレット刃物台４は、この旋回台３上に固定されている。タレット刃物台４の本体には、タレット９のインデックスユニットが内蔵されており、またタレット９には、ドリルやフライスなどの回転工具の駆動機構が内蔵されている。従って、タレット刃物台４は、インデックス用のモータ１３と回転工具駆動用のモータ１４とを備えている。
【００２１】
上記構造において、タレット９に装着された工具は、Ｚ軸スライド台８の移動、Ｙ軸スライド台１０の移動及びＸ軸スライド台２の移動により、Ｚ、Ｘ及びＹ軸方向に平行移動可能である。また、旋回台３の旋回により、Ｂ軸回りに旋回可能である。そしてＸ軸ガイド１１が２本のＹ軸ガイド５の間に配置されてＸ軸スライド台２が２本のＹ軸ガイド５の上端部分の間を通って移動する構造となっているので、Ｙ軸スライド台１０の案内部とＸ軸スライド台２の案内部とを接近させたことによる工具の支持剛性の向上、ベッド面からの工具の高さが低くなることによる剛性の向上が得られ、かつＸ軸スライド台２をＺ軸スライド台８の矩形の凹所８ａの間を通過させた構造によるＸ軸スライド台２の大きなストロークが実現される。
【００２２】
図３は、この発明の案内構造で、タレット刃物台４を第１主軸１２ａと第２主軸１２ｂとの中間の位置に配置した２主軸対向旋盤の模式的な平面図である。タレット９に装着した工具で第１主軸１２ａに把持されたワーク１５を加工するときは、図に実線で示すように、タレット９が第１主軸側を向く。また、第２主軸に把持されたワーク１６を加工するときは、図に想像線で示すように、Ｚ軸スライド台８（図１、２参照）が第２主軸側へ移動すると共に、タレット９が第２主軸側を向く。このように２主軸対向旋盤では、タレット刃物台４がＢ軸回りに第１主軸側と第２主軸側とに大きく振られ、かつ斜面や斜め孔の加工をする際にタレット９が斜め方向を向くので、タレット９の割出回転及びＢ軸回りの旋回時における工具とワークや旋盤のスライド台などとの干渉を避ける必要があり、かつ工具の支持剛性を確保する必要がある。この発明の工具の案内構造は、Ｂ軸回りに旋回して第１主軸側と第２主軸側の加工を行う２主軸対向旋盤のタレット刃物台の支持構造として特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の支持構造の要部の実施例を示す斜視図
【図２】この発明の支持構造の実施例を示す模式的な側面図
【図３】Ｂ軸回りに旋回するタレット刃物台を備えた２主軸対向旋盤の模式的な平面図
【図４】従来構造にＺ軸移動とＢ軸旋回とを付加した案内構造を、この発明の構造との比較のために示した模式的な側面図
【符号の説明】
２ Ｘ軸スライド台
５ Ｙ軸ガイド
６ ベッド
７ Ｚ軸ガイド
８ Ｚ軸スライド台
10 Ｙ軸スライド台
11 Ｘ軸ガイド

Claims (3)

1. ベッド面が手前側が低くなる方向に傾斜したスラント型のベッド(6)と、このベッドの背後側の前記ベッド面と略直交する面内に配置された２本のＺ軸ガイド(7)と、このＺ軸ガイドに案内されるＺ軸スライド台(8)と、このＺ軸スライド台の前記ベッド面と略直交する面内に配置された２本のＹ軸ガイド(5)と、このＹ軸ガイドに案内されるＹ軸スライド台(10)と、このＹ軸スライド台の上部の前記Ｙ軸ガイドの配置平面と直交する面内に配置された２本のＸ軸ガイド(11)と、このＸ軸ガイドに案内されるＸ軸スライド台(2)とを備え、２本のＹ軸ガイド(5)は前記Ｘ軸スライド台の幅より広い内法間隔で配置され、Ｙ軸スライド台(10)はその上部に前記Ｘ軸ガイドの主軸側端部を支持する張出部(10a)を備え、Ｚ軸スライド台(8)はその頂部の前記２本のＹ軸ガイドの間に凹所(8a)を備え、Ｙ軸スライド台(10)が下動端に移動したときに前記張出部がＺ軸スライド台の前記凹所(8a)に入り込むことを特徴とする、複合旋盤の工具案内構造。
2. 上記Ｘ軸スライド台(2)にＢ軸旋回台(3)を介してタレット刃物台(4)が装着されている、請求項１記載の工具案内構造。
3. 請求項２記載の工具案内構造を備えた、２主軸対向複合旋盤。

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