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JP2007075922A - 複合旋盤 - Google Patents

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Yoshihiko Tojima
義彦 塔島
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Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
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Nakamura Tome Precision Industry Co Ltd
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【課題】同一軸線上で対向する2主軸(ワーク主軸)と、当該軸線に向けて設けられた工具主軸とを備えた複合旋盤に関し、平面加工の割合が大きなワークも旋削加工の割合が大きなワークも共に能率良く加工することが可能な複合旋盤を提供する。
【解決手段】同一軸線12上で対向する2主軸と、その奥上方に配置されてZ軸、X軸、Y軸及びB軸方向に位置制御される工具主軸21と、前記軸線の手前下方に配置されてZ軸、X軸及びY軸方向に位置制御される一個のタレット刃物台37とを備える。タレット刃物台37は、2主軸の一方に把持されたワークと他方に把持されたワークのいずれも加工可能なZ軸方向の移動ストロークを備えている。主軸台の支持台10はY軸に対して主軸が工具主軸21に接近する方向に傾斜して設けられ、当該刃物台をX軸と直交するY軸方向に案内するコラム35が刃物台の反主軸側に配置されている。
【選択図】 図2

Description

この発明は、同一軸線上で対向する2主軸(ワーク主軸)と、当該軸線に向けて設けられた工具主軸とを備えた複合旋盤に関するものである。
ワークを固定する回転テーブルと、当該回転テーブルの回転軸に向けて配置された工具主軸を備えたフライス盤は、ワークに平面加工や孔開け加工を行うのに用いられている。一方、ワークを把持して回転する主軸(この出願で単に主軸と言うときは、ワーク主軸を言う。)と、この主軸に向けて工具を固定する刃物台とを備えた旋盤は、ワークの円筒面を加工するのに主として用いられている。フライス盤における工具の交換は、自動工具交換装置(ATC)を用いて行われるのが一般的であり、一方、旋盤における工具の交換は、複数の(一般的には12又は24)の工具装着ステーションを備えたタレットの工具割出しによって行われるのが一般的である。
旋盤の刃物台に工具の回転駆動装置を設け、タレットに装着したドリルや小径のフライスなどの回転工具を駆動可能とすることにより、旋盤で加工されるワークの周面に孔加工や溝加工を行うことができるようにした旋盤も広く用いられている。
更に同一軸線上で2本の主軸を対向させた2主軸対向旋盤の主軸軸線に向けて工具主軸を配置し、当該工具主軸を旋盤におけるZ軸、X軸、Y軸及びB軸方向の移動を制御できるようにして、旋盤上で従来フライス盤やマシニングセンタによって行われていた平面加工や孔加工を可能にした複合旋盤が提案されている。この複合旋盤における工具主軸は、その回転を定位置で固定できるようになっており、工具主軸に旋削工具を取り付けることによって重切削の旋削加工を行うことも可能である。
更に本発明の出願人は、特許文献1において、対向2主軸の奥上方に上記したような工具主軸を配置し、下手前側左右にタレットを配置した複合旋盤を提案している。この2主軸2タレット1工具主軸を備えた複合旋盤は、従来のタレット旋盤で行われていた加工を左右それぞれの主軸とタレットとの協働動作で並行して行うことができると共に、ワーク周面や端面の傾斜した平面の加工は、主軸の回転を固定した状態で工具主軸に装着した回転工具によって行われ、従来はマシニングセンタで行われていたような加工部分を含むワークを高能率で加工することを可能にしている。
特開2003‐275941号公報
上記のような複合旋盤は、平面加工もできる旋盤という位置付けで用いられており、旋削加工が主で一部に平面加工を含むワークの加工に適した機械であると考えられていた。しかし、実際の加工現場で種々の形状のワークに用いられた結果、2主軸間でのワークの受け渡しにより、主軸でのワークの把持部を含むワーク全体の加工が可能であること、2主軸のそれぞれで異なる加工を並行的に行えることなどのために、マシニングセンタに比べて加工能率が遥かに高いことが判明し、平面加工の割合が多いワークの加工も、この種の複合旋盤を用いて行われるようになってきた。
その結果、主として平面加工を行う工具主軸の加工時間の割合が大きくなって、工具主軸とタレットとの加工時間のバランスが悪くなり、タレットと2主軸の内の1本が工具主軸の加工終了を待つために停止している時間が長くなり、機械の能力が十分に発揮できなくなる事例が多く発生するという問題が生じてきた。
この問題を解決する方法として、上記2主軸2タレット1工具主軸の2タレットを1タレットにすることが考えられる。これにより生産性をあまり低下させないで機械コストを低減できるが、タレットに装着可能な工具の種類が少なくなるという問題と、機械1台当りの生産性を更に向上させたいという現場の要求に応えることができない問題がある。
この発明は、上記問題を解決するためになされたもので、平面加工の割合が大きなワークも旋削加工の割合が大きなワークも共に能率良く加工することが可能な複合旋盤を提供することを課題としている。
本願の請求項1の発明に係る複合旋盤は、同一軸線12上で対向する2主軸2、4と、前記軸線の奥上方に配置されてZ軸、X軸、Y軸及びB軸方向に位置制御される工具主軸21とを備えた複合旋盤において、前記軸線の手前下方に配置されてZ軸、X軸及びY軸方向に位置制御される一個のタレット刃物台37を備え、当該タレット刃物台は、前記2主軸の一方に把持されたワークと他方に把持されたワークのいずれも加工可能なZ軸方向の移動ストロークを備えている複合旋盤である。
ここでZ軸は、主軸方向、X軸は主軸と直交する工具の切込み送り方向、Y軸はZ軸及びX軸と直交する方向、B軸はY軸回りの旋回方向である。なお、C軸はZ軸回りの回転方向、すなわち主軸の回転方向であり、この種複合旋盤では、従来から主軸の所定角度での固定や定速回転などのC軸制御が行われている。
タレット38は、工具装着ステーションに装着したドリルやフライスなどの回転工具を駆動する回転工具駆動装置を備えたものとし、タレットに装着したエンドミルと、当該タレットのY軸移動により、ワーク周面のZ軸と平行な平面の加工を可能にする。これにより、平面加工の多いワークに対しては、広い平面の加工や傾斜した平面の加工は工具主軸21側で行い、比較的小面積のZ軸と平行な平面の加工やドリル孔の加工などをタレット38側で行うことにより、工具主軸21とタレット38との加工時間のバランスを取ることができる。
一方、旋削加工の割合が多いワークであれば、タレット38に装着する工具のすべてないし大部分を旋削工具とし、適時工具主軸21にも自動工具交換により旋削工具を装着して、工具主軸21とタレット38との加工時間のバランスを取る。
このようにワークの形状に応じてタレット38に装着する工具の種類を変更することにより、平面加工の割合が大きいワークに対しても、また旋削加工の割合が大きいワークに対しても、工具主軸21とタレット38との稼動時間のバランスを取ることができ、機械の能力を有効に活用した能率の良い加工を実現できる。
下タレット刃物台37をX−Y方向にガイドする直交ガイド系では、Y軸方向のコラム35を設ける必要があるが、刃物の支持剛性を確保するため、頑丈なコラムが必要である。しかし下刃物台はオペレータ側に配置されるので、設置スペースの関係でコラムを充分頑丈にするのが困難である。本願の請求項2の発明は、この問題を解決する手段を提供するものである。
すなわち、本願の請求項2の発明は、上記手段を備えた複合旋盤において、前記Y軸方向に位置制御されるタレット刃物台37の反タレット38側の主軸台4の支持台10がY軸に対して主軸が工具主軸21に接近する方向に傾斜して設けられ、当該刃物台をX軸と直交するY軸方向に案内するコラム35が当該刃物台の反主軸側に配置されていることを特徴とするものである。
工具主軸21でZ軸方向のボーリング加工やドリル加工を行う際には、工具主軸21を主軸軸線12を越える位置まで移動させる必要が生じる。主軸台3、4の支持台9、10をY軸に対して主軸が工具主軸21に接近する方向に傾斜して設けることにより、主軸軸線12と工具主軸21とが接近し、上Xスライド18の主軸側をあまり張り出させずに、従って工具主軸21の支持剛性を低下させないで、工具主軸21を主軸軸線12を越える位置まで移動させることが可能になる。
一方、下タレット刃物台37の反タレット38側の主軸台4の支持台10をY軸に対して主軸が工具主軸21に接近する方向に傾斜して設けることにより、タレット38が下Xスライド34上の主軸側に寄った位置に配置されることになり、下タレット刃物台37のX−Y移動を直交ガイド系としたときの当該刃物台の反主軸側に配置されるY軸方向のコラム35の設置スペースが広くなり、通常構造では剛性の確保が困難な当該コラムの剛性を確保することが容易になる。
更に、タレット38がY軸移動可能なことから、タレット38の1ステーションに複数の旋削工具を装着して、タレット38のY軸移動により、その内の1本を選択して使用することが可能である。タレット38の中間割出とY軸移動とを併用すれば、タレットの1ステーションに装着可能な旋削工具の数を増やすことができ、図4に示すように、1ステーションに4本の旋削工具47a、47b、48a、48bを装着することも可能で、12ステーションのタレットであれば、最大48本の旋削工具を装着できるようになる。
更に刃先が左又は右を向いた左主軸用のバイトと、右主軸用のバイトとは、図3、4の紙面直角方向に並べて装着することもできるので、更に多数の旋削工具を装着することも可能である。
このような工具装着構造を採用することにより、2主軸2タレット1工具主軸の複合旋盤を2主軸1タレット1工具主軸の複合旋盤としても、当該1タレットにY軸移動機能を持たせることにより、2タレットから1タレットにしたときの工具取付個数の低下を回避できる。
本願の請求項3の発明に係る複合旋盤は、タレット刃物台37の少なくとも一個の工具取付ステーションに、当該刃物台のY軸方向移動により選択される複数本の旋削工具47、48が装着されていることを特徴とする、請求項1又は2記載の複合旋盤である。
以上のように、この発明の複合旋盤は、各種形状のワーク、すなわち平面加工や孔開け加工の割合が多いワークに対しても、また旋削加工の割合が多いワークに対しても、共に工具主軸による加工時間とタレットによる加工時間とのバランスをとることができ、どのような種類のワークに対しても、工具主軸やタレットの待ち時間を最小にして機械の能力を十分に発揮した効率の良い加工を行うことができるという効果がある。
以下、図面を参照して、この発明の好ましい実施形態の一例について説明する。図1は2主軸、工具主軸及びタレットの配置を示す模式的な正面図(ベッド面を正面にして見た図)、図2は同側面図である。
図において、1はベッドである。ベッド1は、水平面に対してオペレータ側が低くなる方向に60度傾斜したベッド面1aと、このベッド面と直交する後上方を向いた背面1bとを備えている。2はベッド1に固定の左主軸台、3はベッド面1aの上部に設けられたZ軸方向の主軸ガイド、4はこの主軸ガイドに沿って移動可能な右主軸台、5は左主軸の右主軸側端部に装着された左チャック、6は右主軸の左主軸側端部に装着された右チャック、7は右主軸台4の送りモータ、8は左主軸台2の背後側に配置された自動工具交換装置である。
主軸台2、4は、図2に示すように、ベッド1の頂部から上方、すなわちベッド面に対して主軸台2、4が後述する工具主軸21に接近する方向に傾斜して立ち上がる支持台9、10を介して装着されており、工具主軸21の軸心を主軸軸線12まで進出できるように、主軸軸線12を工具主軸21に接近させている。
13はベッド背面1bに設けた上Z軸ガイド、14は上Z軸ガイド13に沿って移動する上Zスライドである。上Zスライド14の背後上方を向く面には、図2の紙面直角方向に間隔を開けて2本の上Y軸ガイド15が設けられている。16はこの上Y軸ガイド15に沿って移動する上Yスライドである。上Yスライド16は、側面形状が逆L形で、上X軸ガイド17を設けた前上向きの面がベッド面1aと平行な平面となっている。18はこの上X軸ガイド17に沿って移動する上Xスライド、19は上Xスライド18に装着されてY軸回りに旋回する旋回刃物台、20はこの旋回刃物台に搭載された工具主軸の回転駆動装置、21は工具主軸である。
上X軸ガイド17の先端は主軸軸線12の下方にまで伸び、更に上Xスライド18の主軸側がオーバーハングしており、上Xスライド17が主軸軸線側に移動したときに旋回刃物台19の旋回中心が主軸軸線12上まで移動できるようになっている。工具主軸21は旋回刃物台19の旋回中心を通っており、従って上Xスライド18を主軸側に移動したとき、工具主軸とワーク主軸の軸心を一致させることができる。なお、工具主軸21に装着される工具は、自動工具交換装置8で自動交換可能であり、左移動して工具主軸21をZ軸方向左側に向けた状態で、自動工具交換装置8との間で工具の交換を行う。
22は、上Zスライド14をZ軸方向に送る上Z軸送りモータ、23は上Yスライド15をY軸方向に送る上Y軸送りモータ、24は上Xスライド18をX軸方向に送る上X軸送りモータ、25は旋回刃物台19をY軸回りに旋回させるB軸送りモータである。上Y軸送りモータ23及び上X軸送りモータ24は、それぞれ同期ベルトを介して図示されていないそれぞれの方向の送りねじを駆動している。26及び27は、これらの同期ベルトのカバーである。
31はベッド面1aの下部に設けた下Z軸ガイド、32は下Z軸ガイド31に沿って移動する下Zスライド、33は下Zスライドの上面に設けた下X軸ガイド、34はこの下X軸ガイドに沿って移動する下Xスライドである。下Xスライド34は、Y軸方向のコラム35を備えている。36はこのコラム35の主軸側を向く面に設けた下Y軸ガイド、37はこの下Y軸ガイドに沿って移動する下刃物台、38は下刃物台37に装着されたタレットである。下刃物台37は、コラム35の主軸側に位置している。下刃物台37には、タレット38を割り出す割出装置と当該タレットに装着した回転工具を駆動する回転工具駆動装置が内蔵されている。
39は下Zスライド32をZ軸方向に送る下Z軸送りモータ、40は下Xスライド34をX軸方向に送る下X軸送りモータ、41は下刃物台37をY軸方向に送る下Y軸送りモータ、42はタレット38の割出モータ、43はタレット38に装着された回転工具を駆動する工具駆動モータである。下X軸送りモータ40及び下Y軸送りモータ41は、それぞれ同期ベルトを介して図示されていないそれぞれの方向の送りねじを駆動している。44及び45は、これらの同期ベルトのカバーである。46は、工具駆動モータ43の回転をタレットの回転中心に設けた中間軸に伝達するベルトである。
ワークに対する平面加工や孔加工は、基本的には工具主軸21に装着した回転工具で行われるが、平面加工時間や孔開け加工時間の割合が多いワークを加工するときは、下タレット38のいくつかの工具取付ステーションに回転工具を装着して、小面積の平面加工や小径の孔加工をタレット38側で行い、工具主軸21による加工時間とタレット38による加工時間とをバランスさせる。一方、ワークに対する旋削加工は、基本的にはタレット21に装着した旋削工具によって行うが、旋削加工の割合が多いワークに対しては、工具主軸21に旋削工具を装着し、当該工具主軸の回転を固定した状態で工具主軸21側でも旋削加工を行う。
通常、ワークは左チャック5に把持された状態で前工程の加工を行い、その後右チャック6に受け渡されて後工程の加工を行う。工具主軸21及びタレット38は、ワークが左チャックに把持されていても右チャックに把持されていても加工を行うことが可能な、左チャック5の先端から右チャック6の先端までのZ軸方向の移動ストロークを備えているので、工具主軸21による加工とタレット38による加工は、適宜前工程と後工程に分配して、前工程と後工程の加工時間をバランスさせることができる。
ドリルやフライスカッタなどの回転工具は、タレット38の工具取付ステーションにそれぞれ一個のみしか装着することができない。しかし、バイドなどの旋削工具は、図3に示すように、一個の工具取付ステーションにタレット38の周方向に間隔をあけて2本装着することができる。そして、使用するバイト47aの刃先が主軸軸線12の高さとなるようにタレット38をY軸移動する。このとき選択しなかったバイト47bの先端は、ワーク周面から離れる。すなわち、タレット38のY軸移動により、同一ステーションに装着された2本のバイト47a、47bを選択して使用することができ、たとえば12ステーションのタレットのすべてのステーションに2本の旋削工具を装着すれば、全部で24本の旋削工具が装着できることとなる。
更に図4に示すように、図3の2本のバイト47a、47bの外側に、タレット38の割出角の2分の1の角度で2本のバイト48a、48bを取り付けるようにすれば、1ステーションに4本の旋削工具が装着可能である。外側の角度のついたバイト48を使用するときは、タレット48をその割出角の2分の1の角度で割り出し、この割出動作によって選択されたバイト48が主軸軸線の高さとなるようにタレット38のY軸方向の位置を設定する。この図4の装着構造により、12ステーションのタレットに全部で48個までの旋削工具の装着が可能になり、タレット38の15度単位の割出動作とY軸移動により、そのうちの任意の1本を選択して旋削加工を行うことができる。
旋削工具には図5に示すように、刃先が左又は右を向いたものがあり、これらのバイトは左主軸側のワーク又は右主軸側のワークに専用で使用されるため、この種の旋削工具を右主軸側と左主軸側で用いるときは、図3、4の紙面直角方向に並べて装着することが可能であり、このような場合には上記した本数より更に多い本数の旋削工具を装着することができる。
すなわち、タレット38をY軸移動可能とすることにより、タレット38に装着した回転工具でワーク周面の平面加工や孔開け加工が可能になると共に、1ステーションに複数本の旋削工具を取り付けて、タレットのY軸移動によってそれらを選択して使用することが可能になる。従って、機械に装備されるタレットの数を減らしても、タレットに装着可能な工具数を減少させないようにすることが可能で、タレットのY軸移動構造を採用したことによる機械のコストアップをタレットの個数を減少させることによるコストダウンで相殺することができ、多機能かつ加工中の待ち時間の少ない複合旋盤をより安価に提供することができる。
2主軸1タレット1工具主軸の旋盤の模式的な正面図 図1の旋盤の側面図 1ステーションに2本の旋削工具を装着して加工を行う例を示す模式的な側面図 1ステーションに4本の旋削工具を装着して加工を行う例を示す模式的な側面図 刃先が左方向を向いたバイトを示す説明図
符号の説明
2 左主軸台
4 右主軸台
12 主軸軸線
21 工具主軸
37 下刃物台
47 バイト
48 バイト

Claims (3)

  1. 同一軸線(12)上で対向する2主軸(2,4)と、前記軸線の奥上方に配置されてZ軸、X軸、Y軸及びB軸方向に位置制御される工具主軸(21)とを備えた複合旋盤において、前記軸線の手前下方に配置されてZ軸、X軸及びY軸方向に位置制御される一個のタレット刃物台(37)を備え、当該タレット刃物台は、前記2主軸の一方に把持されたワークと他方に把持されたワークのいずれも加工可能なZ軸方向の移動ストロークを備えている、複合旋盤。
  2. 前記Y軸方向に位置制御されるタレット刃物台(37)の反タレット(38)側の主軸台(4)の支持台(10)がY軸に対して主軸が工具主軸(21)に接近する方向に傾斜して設けられ、当該刃物台をX軸と直交するY軸方向に案内するコラム(35)が当該刃物台の反主軸側に配置されている、請求項1記載の複合旋盤。
  3. 前記タレット刃物台の少なくとも一個の工具取付ステーションに、当該刃物台のY軸方向移動により選択される複数本の旋削工具(47,48)が装着されている、請求項1又は2記載の複合旋盤。
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