JPS58149102A - 数値制御工作機械の工具回転角制御による加工方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、数値制御工作機械の１兵回転角制御による
新規な加工方法シよびその加工方法を実施するのに好適
な加工装置に関する〇 一般に、数値制御中ぐシ盤、ｉシニングセンタなどの多
軸数値制御工作機械にお、いては、主軸の回転によシ切
削工臭を回転させながら、被加工物を担持したテーブル
を相対的に送シ制御して、切削加工を行なう。そしてた
とえば、大形の被加工物の７２ンジ端爾などをこの種工
作機械で加工する場合には、通常次の二つの方法が用い
られている。一つは、フライスカッタ（あるいはエンド
ミル）を用いる方法でアシ、これは工作機械の主軸に７
ライスカツタを直！！嵌着してこれを連続的に回転させ
ながら、テーブル上に取り付けた被加工物の加工端間に
沿って主軸を相対的に送シ制御して端面を切削加工する
方法である０ま九もう一つは、面板な利用する方法であ
シ、これは主軸に面板を着脱自在に取シ付けるか、壕友
は面板を組み込んだ工作機械の面板上の所定位置に緊締
された工具ホルダのバイトによって旋削加工する方法で
ある。

ところで、第１図に示すような、気密を要する容器シよ
び蓋、あるいは大径管の接手部等の大弧大重量の管状の
被加工物Ｗのフランジ部については、組み立てて製品に
する際、７ランジ端面Ｆシよびシール面Ｇ（円環状の溝
および／ｌたは円環状の平坦ＷＪ）にシール材を挿入し
て締め付け、７ランジ相互の接触面において気密を保つ
ようにする必要がある。し九がって、フランジ部の加工
時には、端面Ｆおよびシール面Ｇの溝底面の平ｆｌＬｔ
と面粗度とに特に厳しい加工精度が要求される。

このような管状の被加工物Ｗの加工端面を前述の７クイ
スカツタによる加工方法で行なうと、カッタによる削り
目（カッタマーク）が被加工物Ｗの円周を横切る方向に
現われる０このため、後加工で円周方向に沿ってバニッ
シングを行なうが、その削り目を完全につぶすことは困
難であり、前記製品の気密性に問題を生じることになる
口し友がって、このような気密性が要求されるフランジ
部などの加工には７ライス加工は適さず、従来一般には
バニッシングに有利な画板による旋削加工方法がとられ
ている。この方法は、第２図に示すように、主軸Ｋｊｌ
り付けた面板りの回転中心線Ｓｔ被加工物Ｗの中心＠Ｃ
と合致させておいて、主軸および面板Ｄｔ−１ｍ転させ
、パイ）Ｔを矢印のように旋回させて旋削するというも
のであ＆したがって、その端面Ｆにおける削り目は被加
工物Ｗの円周方向に沿ってその中心線Ｃと同心円状に揃
ったものとなシ、後加工でバニッシング賞−ラにより円
周方向に沿ってバニッシングする際の条件を充分満足し
、精度の夷い加工が可能となんところが、画板りを使用
する場合、次のような自動化を阻害する畳因が存在する
ことを否めな四すなわち、面板り上の工具の面板半径方
向の移動をたとえ数値制御（ＮＣ）Ｋより行なったとし
ても、工具の自動交換が極めて困難なことである０先に
述べ友ように、パイ）ＴＫよる加工の後にノ（ニツシン
グを行なおうとすれば、バイトＴとバニッシングローラ
Ｖとの交換が必要であシ、また被加工物Ｗの大小あるい
は加工端面の寸法の違いによって工具の交換おるいは位
置変更が必要とな桐そうし九場合、工具が面板り上をそ
の半径方向に移動調整後固定可能に装着した工具ホルダ
Ｈに緊締固着されているため、工具の着脱等に自動的に
対応することが困難なことである。また、バイトＴやバ
ニッシングローラＶの反力によるモーメントが面板ＤＫ
かかるので切削やバニッシングの条件が制限されること
である０さらに別の問題として、面板りが組み込まれた
機械の場合には、面板制御のためのＮＣ制御軸が／軸付
加されなければならないし、機械構造も複雑となシ機械
コストが上昇する点もあげられる。また、通常の面板り
を着脱自在に取シ付ける方法の場合には、その着脱に作
業者が介在しなければならず、自動化阻害の一因となる
ことは明らかである。以上′の如く在来の方法には自動
化を図る上でい”くりかの欠点があった。

この発明は上記事情に鎌みてなされたもので、面板切削
によらずに面板切削と同様にＰＡｐ台を揃えることがで
き、大形の被加工物の気密を１！！承されるようなシー
ル部等の加工を更に自動化し無人化することができる新
規な加工方法およびその方法の実施に好適な装置を提供
することを目的とするＯ この発明の特徴は、荒加工後の仕上げ加工時に、主軸の
回転によらないで、工作機械の送り運動によって加工す
るようにし、かつその際に工具の姿勢、すなわち工具が
旋削用バイトであればその切刃の向きを、工具がバニッ
シングロー２であればそのローラの転勤方向を被加工物
の荒加工した輪かくの切削位置における接線方向と一致
するように角度位置を連続的に数値制御するようにした
点にある０ 以下、この発明の一実施例について第３図〜第に図を参
照して説明する。

まず、この発明の加工方法を実施するための装置　　　
　　　置について述べるＯ第３図は装置の全体正面図、
Ｉｇｑ図はその側面図である。図中Ｍは数値制御工作機
械（以下ＮＣ工作機械とも称す）でめり、主軸１を回転
自在に支承する主軸頭２は、主軸頭上下送り（Ｙ軸）用
サーボモータ３によってコラム４の案内面に沿って上下
方向（図中矢印Ｙ方向）にＮＣ（数値制御）により送り
制御される。一方、被加工物Ｗはテーブル５の左右送Ｉ
Ｘ軸）用サーボモータ６によって基台７の案内面上を左
右方向（図中矢印Ｘ方向）にＮＣにより送シ制御される
。ｔｉ、コラムペース８全体はペッド９上を前後送り（
Ｚ軸）用サーボモータ１０によって前後方向（図中矢印
２方向）にＮＣにより送り制御される。なおＺ軸方向は
主軸１の軸方向と一致す５そして、前記主軸ＷＲ２の前
面には着脱自在にアタッチメントＡが装着されている。

この着脱ＲＣ指令により自動的に行なわれる０また、ア
タッチメン）Ａの先端の工具主軸１１には公知の自動工
具交換装置等によって所要の工具（）（イ）Ｔあるいは
バニッシングローラＶ）が自動的に着脱可能に装着され
ている。

このアタッチメン）Ａについて第５図および第６図を参
照して詳１１に述べると、アタッチメントＡはまず、ア
タッチメント本体１２と、アタッチメント本体１２内に
組み込まれた直線・回転運動変換機構並びに工具自動着
脱機構（工具緊締機構）とを有している。直線・回転運
動変換機構は、ボールネジ軸１３およびナツト１４と廻
り止め壽１５と−シ止めキー１６とで構成されている。

ボールネジ軸１３０軸端はテーバシャンク１７とプルス
タッド１８によってＮＣ工作機械Ｍの主軸１に着脱自在
に連結されてお）、ＮＣ工作機械Ｍ主軸１の軸方向の送
シ制御（Ｗ軸制御・：図中矢印Ｗ方向の送り制御）駆動
機構によってボールネジ軸１３は主軸１と一体となって
軸方向に移動させられんそして、ボールネジ軸１３は軸
方向移動によって発生するトルクによって回転しないよ
うに廻り止めキー１６と廻シ止め溝１５を備えているた
め、ボールネジ軸１３の軸方向移動距離に対応してボー
ルネジナツト１４が所定角度だけ回転する。ポールネジ
ナツト１４には、スリーブ１９を介して歯車２０が回転
自在に連結されており、この歯車２０と常時噛合しかつ
アタッチメン）Ａの工具主軸１１に固着された歯車２１
０回転により、アタッチメントＡの工具主軸１１はその
軸線Ｓの回りで回転制御される０この回転はボールネジ
軸１３の軸方向移動量とボールネジ軸１３のリード並び
に歯車２０，２１の貨敞比から決まるｏし九がって、ア
タッチメント工具主軸１１の回転負および角速度は機械
主軸１の軸方自送シ量および送シ速度を制御することに
よって、プログラムにより任意に制御することができる
。すなわち、機械主軸１に連結された送９ボールネジ１
３シよびナツト１４と主軸頭２の後端部に装着されたＷ
軸制御用テーバモータ２２の制御によυ、工具主軸１１
つまりは工具（バイトＴあるいはバニッシングローラＶ
）の姿勢の角度制御が行なわれるのである０また、工具
自動着脱機構については、次のようになっている。まず
アタッチメン）Ａの工具主軸１１は先端部に駆＠’？−
２３を備え、工具ホルダＨを装着するためのテーバ穴２
４を有している０工具ホルダＨの工具主軸１１へのクラ
ンプは、公知のクランプ装置と同じく皿バネ２５によっ
て口ラド２６と複数のボール２７並びに工具ホルダＨの
テーバシャンクＲおよびその先端部に一体的に形成され
たプルスタッドＵを介して行なう０工＾ホルダＨのアン
クランプは、油圧ピストン２８によって行なう○すなわ
ち、り２ンプ時はシリンダ２９の後室３０の圧油を排出
して皿ノくネ２５を弾撥させて行ない、アンクランク時
はシリンダ２９の後室３０に圧油を供給してロッド２６
を介してプルスタッドＵを突き出し、複数のボール２７
を逃がして行なう０ なお、切削の際の工Ａ（パイ）Ｔ）の切シ込みは、第３
！！１１１１Ｃ示すサーボモータ１０を制御してコラム
ベース８全体をベッド９上ＫＺ軸方向に送ることによっ
て行なうＯ 次に、このように構成され九装置によシ実施されるこの
発明の加工方法を説明するＯ壕ず従来性なわれていた方
法と同様に、ＮＣ工作機械Ｍの主軸１にフライスカッタ
あるいはエンドミル（第一の工具）を取シ付けて・、主
軸１の連続回転と相対的数値制御送シによシ被加工物Ｗ
を所定の輪かくに荒加工する。次いで、主軸１に前記第
一の工具と自動交換してアタッチメン）Ａを嵌着し、ア
タッチメン）Ａの工具主軸１１に自動的にパイ）Ｔ（第
二の工具）を嵌着する。そして、ＮＣ工作機械Ｍの被加
工物載置テーブル５および主軸＠２をそれぞれ基台７お
よびコラム４の案内面に沿ってＹ軸およびＹ軸方向に同
時に送シを制御して円弧ま九は直線の相対運動を工具（
パイ）Ｔ）と被加工物Ｗに与えると同時に、工具（バイ
トＴ）の切刃の切削方向を、第７図に示す如く荒加工し
た所定の輪かくによシ定められる工具径路Ｐに沿つ九円
弧または直線の接線方向（ａ＝、　にｂ、　Ｑｉに向く
よ＾進行方向に対応した連続的回転角制御ｊλ皿、す。

（ｌｉａを行ない表から加工するＯしたがって、径路Ｐ
Ｋ沿つ九削り目をなすように仕上げ加工を行なうことが
できる０そして、次に工具を〕くニツシング四−ラＶに
交換し、同じようにバニッシングローラＶの転勤方向を
径路Ｐの進行方向と一致するように工具主軸１１を回転
角制御しながらバニッシング加工を行ない、パイ）Ｔに
よシ刻壕れ九削シ目をつぶすことにより面粗度および平
坦度を向上させる。

また、たとえば今被加工物Ｗの一例として第を図に示す
よう磨管端７ランジの円環状１１１Ｇを加工する場合に
ついて説明すれば、溝Ｇの輪かくに応じてあらかじめ作
成されたプログラム指令によシ、Ｙ軸とＹ軸とを同時に
送υ制御して被加工物Ｗとアタッチメン）ＡＫ＊！Ｄ付
けた工具との間で相対的な半径ｒの円運動（円弧補間）
を行なわせる。

この場合、運動の速ざもＮＣ指令によシ制御される。そ
して、それと同時Ｋ、前記円運動を公転とすれば、この
公転に関連してアタッチメントＡの工具主軸１１を自身
のまわりに自転させるｏ′）ｔυ、工具（パイ）Ｔ）の
切刃面が切削の方向Ｃｅ１ｌＧの接線方向）を向くよう
に工具主軸１１０角度位置（を全転角ψの関数として時
々刻々制御す私すなわち、図に示すように■→■→０→
■→■の順で一回３６０度の公転に対して、−回３６０
度自転するように、工具主軸１１０角度位置拶を、公転
塵１１Ｘ−Ｙの位ｆｌ（ｘ、ｙ）に対応して制御して切
削を行なう。こうすることにより、＠Ｇの６周方向に揃
った削り目を面板を使用した場合と同様に作ることがで
きる。しかもこの場合、工具およびアタッチメン）Ａの
着脱は全て自動的に行なえるので作業の自動化、無人化
への対応が容易となる。

なお、上記実施例の如きアタッチメン）Ａを用いずに同
様な加工を行なうことも可能である。その場合は、ＮＣ
工作機械Ｍの主軸１に直接工具ホルダＨｔ−Ｍｉｕ）付
けて主軸１０回転角を直接制御し得るようＫすればよい
。すなわち、例えば実公昭３４ｔ−９１，１，２号に開
示されているような公知のＣ軸制御装置を使用すること
によυ可能となる。

したがって、主軸出し入れ（Ｗ軸）制御機能を有するＮ
Ｃ工作機械の場合には、Ｃ軸制御を付加することによシ
ｊ軸制御になる。

また、この発明は、マシニングセンタの如く通常３軸数
値制御工作機械の主軸頭に上記のようにＣ軸を付加して
機械主軸を直接制御する場合、あるいはＷ軸を付加しア
タッチメントを併用してアタッチメント工具主軸を制御
する場合のように４を軸制御によっても同様の加工を行
なうことができるＯ また、上記実施例においては主軸が水平に設けられた横
渥のＮＣ工作機械について説明し九が、この発明は立濾
のＮＣ工作機械に対しても同様に適用できること線勿論
である。

以上説明したように１　この発明は、荒加工後の仕上げ
加工時に、主軸の通常の連続的回転によらないで、工作
機械の送り運動によって加工するようにし、かつそのＩ
ＩＫ工具の姿勢を被加工物の荒加工した輪かくの切削位
置における接線方向と一致するように工＾の角度位置を
数値制御するようにしたものであるから、フライス加工
等の荒加工等によって生じ九削り目（カッタマーク）を
仕上」 げ加工によって除去でき、面粗度および平坦度の向上が
図れるｏしかも、従来のように面板を使用することなく
精度の向上が図れる丸め、大形の被加工物の気密が要求
されるようなシール部等の加工をさらに自動化し無人化
することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

８７図は被加工物の加工端面の例を示し、囚は二つの被
加工物を組み合わせた側断面図、ＩＢ）はその一方の端
爾の正面図、（Ｃ）および（旬はそれぞれの加工物端爾
の拡大ＩＩＷｒ爾図、＃１２図はｍ榎を使用し九従来加
工方法を説明するための全体側面図、第３図〜第１図は
この発明の一実施例を説明するための−ので、第３図は
装置の全体正面図、第９図はその側面図、第５図は装置
の主Ｉｌ！部を示す側断面図、ｌｌｌ１６図はアタッチ
メント部分の拡大断面図、第７図および＠１図は加工方
法を説明する丸めの概略図である。 Ｍ・・・・・・数値制御工作機械、Ｗ・・・・・・被加
工物、Ｔ・・・・・・バイト、■・・・・・・バニッシ
ングリーラ、ム・・・・・・アタッチメント、Ｒ・・・
・・・テーバシャンク、Ｕ・・・・・・グルスタッド、
１・・・・・・主軸、２・・・・・・主軸頭、５・・・
・・・チーフル、１１・・・・・・工具主軸、１３・・
・・・・ボールネジ軸、１４・・・・・・ポールネジナ
ツト、１５・・・・・・廻シ止メｉｌｌ、１６・・・・
・・′ＩｊＩＡシ止めキー、２２・・・・・・サーホモ
ータ、２４・・・・・・テーパ穴、２９・・・・・・シ
リンダ。 出願人池貝鉄工株式会社 （パノ　　　　　　　　　　　　（日］（Ｃ）　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　（Ｄ　）第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　工具またはアタッチメントを着脱自在に嵌着する主
   軸を回転自在に支承する主軸頭と被加工物を担持するテ
   ーブルとを相対的に送シ制御して切削する多軸数値制御
   工作機械において、主軸に嵌着された第一の工具の連続
   回転と相対的数値制御送りとＫよシ被加工物を所定の輪
   かくに荒加工する第一工程と、前記主軸またはこの主軸
   に嵌着した前記アタッチメントの工具主軸に嵌着された
   第二の工具の姿勢を前記被加工物の荒加工された輪かく
   の切削位置における接線方向と一致するように前記主軸
   または工具主軸の角度位置を数値制御するとともに１前
   記第二の工具の相対的数値制御送りにより前記被加工物
   を所定の前記輪かくに沿って仕上げ加工する第二の工程
   とによシ、加工精度を向上させることを特徴とする数値
   制御工作機械の工具回転角制御による鰻重方法。 ２　工具また社アタッチメントを着脱自在に嵌着する主
   軸を回転自在に支承する主軸頭と被加工物を担持するテ
   ーブルとを相対的に送り制御して切削する多軸数値制御
   工作機械において、前記主軸頭に配設され前記主軸を軸
   方向に送り数値制御する駆動機構と、前記主軸圧着脱自
   在に嵌着され前記主軸の軸方同送シを回転角に変換する
   直線・回転運動変換機構並びＫこの変換機構を介して回
   転角制御されかつ工具を着脱自在に嵌着する工具緊−゛
   締機構を有する工具主軸を備えたアタッチメントとから
   なシ、所定の輪かくに荒加工された被加工物を前記主軸
   頭と前記テーブルとの相対的数値制御送りＫよシ仕上げ
   加工するとき、前起工＾主軸に嵌着され九工具の姿勢を
   切削位置くおける前記所定の輪かくの接線方向と一致す
   るように前記駆動機構を介して連続的に制御することを
   特徴とする数値制御工作機械の工具回転角制御による加
   工装置。