(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを装着して鉛直軸の周りに旋回するテーブルと、
該テーブルの上方に位置し、水平軸であるＢ軸の周りに回動自在の主軸ヘッドと、
該主軸ヘッドに内蔵され、工具を着脱自在に装着して工具軸周りに旋回する主軸と、
主軸ヘッドに専用のクランプ機構を介して着脱自在に装着される内径旋削アタッチメントと、
を備える工作機械において、
前記内径旋削アタッチメントは、
主軸ヘッドへの装着部を有するアタッチメントベースと、
アタッチメントベースの下部に固着されるボディと、
該ボディの下部に装着される工具ホルダを有し、
前記工具ホルダは、旋削工具を着脱自在に装着可能な工具装着面を有し、
内径旋削アタッチメント装着時に主軸の軸心と直交する平面と前記工具装着面とのなす角度である工具取付角度が変更可能であって、
内径深穴の深さが内径旋削アタッチメントの突き出し量を超えたワークに対して、
前記主軸ヘッドのＢ軸を０度より変更して該工具取付角度が０度より大きい角度で加工可能であって、
変更された工具取付角度は、工具がワークに当接している間、固定されている
ことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
前記工具取付角度が異なる複数の工具ホルダを有し、
工具ホルダを交換することで工具取付角度を変更する
ことを特徴とする請求項１の工作機械。
【請求項３】
前記主軸の軸心と鉛直線とのなす角度（β１）を、
前記工具取付角度（β２）とほぼ同じ角度に
前記主軸ヘッドの回転軸位置決め角度を位置決めして、
旋削加工を行う
ことを特徴とする請求項１または２の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型のワークに対して深穴を加工するための内径旋削アタッチメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉛直軸周りに旋回する回転テーブルを有する立旋盤において、回転テーブルに載置されたワークに対して、旋削加工に加えてワークの上面や側面に穴加工、タップ加工、ミル加工を施すため、水平な軸心（Ｂ軸）周りに旋回動可能な主軸ヘッドを、Ｚ軸方向に移動可能な刃物台に備えた複合加工旋盤が用いられていた。主軸ヘッドを剛性の高い構造として、主軸を回転自在又は固定状態を切り替え可能とし、主軸を固定状態にして旋削工具を装着することにより、回転テーブル上のワークに対して外径、内径、端面の旋削加工を、主軸を回転自在にしてドリルやタップ、又はミル工具を装着することにより、ミル加工等を施すことができる。しかし剛性が高く、かつＢ軸周りに旋回動する主軸ヘッドは、構造上外形寸法も大きくなるため、ワークと主軸との干渉が発生し、深穴の内径部の加工には加工上の制限が多く存在した。下記の特許文献は、Ｚ軸方向に移動する刃物台に、更にＺ軸に平行に移動可能な内径深穴加工専用のラム軸を備えて、ラム軸に取り付けた旋削工具により回転テーブル上のワークに対して深穴の内径旋削加工を施す複合加工機を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０００９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、深穴内径部の旋削加工において、できる限り加工対象を広くするために、つまり、より狭い内径部の加工を可能にするために、剛性を多少犠牲にしてラム軸の断面寸法を抑えている。ラム軸の断面寸法を大きくして剛性を犠牲にしない設計もあり得るが、加工できるワークの限定が大き過ぎると言う致命的な欠陥が生じる。
これらの問題点を解消するために、内径深穴加工専用のラム軸を廃止して、主軸ヘッドに内径旋削用アタッチメントを取り付けることにより、剛性を犠牲にすることなく、主軸ヘッドからの突出し長さを確保する方法がある。【０００５】
しかし、ある程度の突出し長さのアタッチメントを準備してもその長さ以上に深い穴のワークに対しては、主軸ヘッドがワークの穴の入口に干渉してしまい、工具刃先が加工部に届かないため加工はできない。【０００６】
この干渉を避けるために、アタッチメントの突出し量を更に長くしたり、アタッチメントに取り付ける旋削工具の突出し量を長くしたりする必要がある。
しかしながら、いずれの対策も切削抵抗に対する剛性を低下させる不都合を生ずる。【０００７】
そこで、本発明の目的は、Ｂ軸制御を備える複合加工機の主軸ヘッドに装備されて、アタッチメントの突出し量より深い穴の内径加工を可能にする内径旋削アタッチメントを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目標を達成するために、本発明の工作機械は、ワークを装着して鉛直軸の周りに旋回するテーブルと、該テーブルの上方に位置し、水平軸であるＢ軸の周りに回動自在の主軸ヘッドと、該主軸ヘッドに内蔵され、工具を着脱自在に装着して工具軸周りに旋回する主軸と、主軸ヘッドに専用のクランプ機構を介して着脱自在に装着される内径旋削アタッチメントを備える。
【０００９】
そして、前記内径旋削アタッチメントは、主軸ヘッドへの装着部を有するアタッチメントベースと、アタッチメントベースの下部に固着されるボディと、該ボディの下部に装着される工具ホルダを有し、前記工具ホルダは、旋削工具を着脱自在に装着可能な工具装着面を有し、内径旋削アタッチメント装着時に主軸の軸心と直交する平面と前記工具装着面とのなす角度である工具取付角度が変更可能であって、内径深穴の深さが内径旋削アタッチメントの突き出し量を超えたワークに対して、前記主軸ヘッドのＢ軸を０度より変更して該工具取付角度が０度より大きい角度で加工可能であって、変更された工具取付角度は、工具がワークに当接している間、固定されていることを特徴とする。
【００１０】
また、工具取付角度が異なる複数の工具ホルダを有し、工具ホルダを交換することで工具取付角度を変更することもできる。【００１１】
さらに、前記主軸の軸心と鉛直線とのなす角度（β１）を、前記工具取付角度（β２）とほぼ同じ角度に前記主軸ヘッドの回転軸位置決め角度を位置決めして、旋削加工を行うことも可能である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の工作機械は以上の手段を備えることにより、アタッチメントの突出し量より深い穴のワークに対して重切削による内径旋削加工を施すことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明を適用する工作機械の斜視図。
【図２】図２は、主軸ヘッドに内径旋削アタッチメントを装着した斜視図。
【図３】図３は、本発明の作用を示す説明図。
【図４】図４は、アタッチメントの取付構造を示す説明図。
【図５】図５は、干渉が発生する状態を示す説明図。
【図６】図６は、工具ホルダの説明図。
【図７】図７は、工具ホルダの説明図。
【図８】図８は、本発明の作用を示す説明図。
【図９】図９は、本発明の作用を示す説明図。
【図１０】図１０は、工具ホルダの他の例を示す説明図。
【図１１】図１１は、工具ホルダの自動交換装置の説明図。
【図１２】図１２は、工具ホルダのクランプ機構の説明図。
【図１３】図１３は、工具ホルダの自動角度変更機構の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明を適用する工作機械１の全体構成を示す斜視図である。
工作機械１はベッド１０を有し、ベッド１０の長手方向の中央部に門形コラム２０が立設される。コラム２０に対してクロスレール３０が鉛直軸であるＷ軸方向に昇降動自在に装備される。
【００１５】
クロスレール３０上には水平方向の軸であるＹ軸に沿って移動するサドル４０が搭載され、サドル４０上にラム５０が取り付けられる。このラム５０はクロスレール３０に対してＷ軸と平行なＺ軸方向に移動制御され、このラム５０に対して主軸ヘッド支持部６０が鉛直軸であるＣ1軸周りに回動自在に取り付けられる。
【００１６】
ベッド１０上にはＸ軸方向に移動するテーブル７０が配備され、テーブル７０の中央部には埋め込み型の旋回テーブル８０がＺ軸方向の回転軸であるＣ２軸周りに回転自在に装備される。
【００１７】
図２は、ラム５０と主軸ヘッド支持部６０の斜視図である。
主軸ヘッド支持部６０に対してＺ軸に直交するＢ軸周りに旋回動自在に装備される主軸ヘッド６２内には、主軸が回転自在に装備される。
【００１８】
内径旋削アタッチメント２００は、アタッチメントベース２１０、ボディ２２０、工具ホルダ２５０を有する。
内径旋削アタッチメント２００はアタッチメントベース２１０を介して主軸ヘッド６２に対して着脱される。
ボディ２２０はアタッチメントベース２１０の下部に固着され、その最下端面は、内径旋削アタッチメント２００が主軸ヘッド６２に装着されたとき主軸軸心と直交し、工具ホルダ２５０の取付面をなす。
工具ホルダ２５０には旋削工具２７０が取り付けられる。
【００１９】
図３は、旋回テーブル８０上に取り付けられたワークＫ１に対してＢ軸を０度にした状態で内径旋削アタッチメント２００により加工を施す状態を示す。なお図３は、ワークＫ１と主軸ヘッド６２の干渉の有無を分かり易くするために、ワークのみ旋回テーブル８０の旋回中心Ｃ２を通りＸ軸方向に平行に切断した図である。後述する図５、図８、図９も同様である。
【００２０】
図４は、内径旋削アタッチメント２００を主軸ヘッド６２に対して着脱する構造の一例を示す。
主軸ヘッド６２は、中心に主軸６３を有し、主軸ヘッド６２の下端面には４個の把持部６４を備える。
内径旋削アタッチメント２００のアタッチメントベース２１０側には、主軸ヘッド６２の把持部６４に対向する４個の被把持穴２１２を有し、把持部６４を被把持穴２１２に挿入してクランプすることによって内径旋削アタッチメント２００は主軸ヘッド６２側に装着される。なお把持機構は、後述する図１２に示される把持機構と同様である。
【００２１】
図５は、加工時に内径旋削アタッチメント２００とワークＫ２の内径部Ｆ２との間に干渉が発生する場合を示す。
すなわち、内径部Ｆ２の下方に向けて主軸ヘッド６２を降下させていくと、内径旋削アタッチメント２００のアタッチメントベース２１０が内径部Ｆ２の入口との間で干渉部Ｇ１が発生する。
【００２２】
そこで本発明の内径旋削アタッチメント２００にあっては、図６に示すようにＢ軸の０度用の０度用工具ホルダ２５０ａ、１０度用の１０度用工具ホルダ２５０ｂ、１５度用の１５度用工具ホルダ２５０ｃを用意したものである。各角度用工具ホルダは、アタッチメントを主軸に装着したとき主軸軸心が通る直線Ｃ０に直交する平面Ｐに対して、工具装着面Ｎのなす角度を、０度、１０度、１５度に設定したものである。平面Ｐに対する工具装着面Ｎのなす角度を工具取付角度と称す。
なお以後、０度用工具ホルダ２５０ａが装着された内径旋削アタッチメント２００ａ、１０度用工具ホルダ２５０ｂが装着された内径旋削アタッチメント２００ｂ、１５度用工具ホルダ２５０ｃが装着された内径旋削アタッチメント２００ｃとする。
【００２３】
図７は、工具ホルダ２５０を手動で交換するタイプであり、工具ホルダ２５０の取付フランジ２５２に６本のボルト２５３を用いてアタッチメントのボディ２２０に取り付ける構造を示す。
同一ワークを連続して加工するような場合には、段取り替えも頻度は高くないため、コストを考慮して手動で交換するタイプにしても、十分効果を発揮できる。
【００２４】
図８は、ボディ２２０に符号β２で示す工具取付角度が１０度の１０度用工具ホルダ２５０ｂを取り付け、主軸ヘッド６２を符号β１で示すＢ軸周りに１０度旋回させて位置決めした状態を示す。
工具取付角度と同じ角度だけ主軸ヘッドのＢ軸を旋回位置決めすることにより、工具ホルダに装着された旋削工具の刃先を、ワークに直角に当接させることができる。
この状態で旋回テーブル８０を回転させてワークＫ２の内径部Ｆ２に工具刃先を当接させることにより、内径旋削アタッチメント２００ｂと内径部Ｆ２の干渉を回避して加工することができる。
これはすなわち、内径深穴の深さがアタッチメントの突出し量Ｌを超えたワークに対して、突出し量Ｌを超えた深さ部分は、Ｂ軸０度ではアタッチメントベースがワークに干渉するため、主軸ヘッドのＢ軸位置決め位置を若干変更して主軸ヘッドをワークから遠ざけ、Ｂ軸位置決め位置を変更した分だけ、工具とワークとの関係角度が変わるので、それを補正するために工具取付角度を変更して対応したものである。
【００２５】
図９は、ボディ２２０に１５度用工具ホルダ２５０ｃを取り付け、主軸ヘッド６２をＢ軸周りに１５度旋回させてクランプした状態を示す。
この様に、Ｂ軸周りに回転する角度を増すことにより、ワークから主軸ヘッドを遠ざけることができるが、主軸ヘッドの刃先の反対側がワークに干渉する可能性がある。しかし、この例のように、ワークの内径寸法が十分に大きい場合は、更にＢ軸角度を変更してもワークＫ３に干渉することなく内径部の加工を行うことができる。
以上より、ワークに応じて工具取付角度を適宜選択し、Ｂ軸位置決めして加工することにより、剛性を犠牲にすることなく、干渉を避けて、深穴の内径旋削加工を行うことができる。
【００２６】
図１０は、１個の工具ホルダ３００で旋削工具２７０の取付角度を調整可能な例を示す。
旋削工具２７０を固定した工具取付部材３０５を、ボディ取付部材３０２に対して、図示しないピンを中心に回転自在に装着し、工具取付角度が０度、１０度、１５度に固定するための各角度用ボルト穴とタップ穴を工具取付部材３０５及びボディ取付部材３０２にそれぞれ設け、固定用ボルト３１０を用いて、（ａ）では図の左端の固定用ボルト穴を用いて０度に、（ｂ）では図の中央の固定用ボルト穴を用いて１０度に、（ｃ）では図の右端のボルト穴を用いて１５度の位置に設定するように構成したものである。
なお、旋削工具２７０の取付角度は任意に変更するように設計することもできる。
このタイプの工具ホルダも、段取り替えがあまり発生しない場合に有効である。またこのタイプは、工具ホルダを複数持つ必要がなく、更に経済的である。
【００２７】
図１１は、アタッチメントに工具取付角度の異なる工具ホルダを自動交換する構造の内径旋削アタッチメントの例を示す。
工具ホルダ自動交換式内径旋削アタッチメント４００は、アタッチメントベース４１０に取り付けたボディ４２０を有し、ボディ４２０の先端部は把持部４３０を備える。この把持部４３０を機械的に操作して旋削工具の取付角度が異なる工具ホルダ４５０を自動交換することができる。具体的には、主軸可動領域内に、工具ホルダの取付フランジを上向き水平に置く台を複数設けて工具ホルダ格納庫とする。空の置き台上に工具ホルダ自動交換式内径旋削アタッチメント４００を位置決め後、把持部４３０をアンクランプして工具ホルダを置き台に返却し、置き台に置かれた別の工具ホルダに位置決めして把持部４３０をクランプすることで、工具ホルダ４５０を自動交換する。
【００２８】
異なる工具取付角度の工具ホルダを複数個保有して、自動で工具ホルダを交換することにより、頻繁に段取り替えが発生する場合であっても対応が可能となるばかりでなく、同一ワーク内の異なる部位を異なる工具取付角度で加工することが可能となる。
工具取付角度が１０度や１５度の工具ホルダを用いてＢ軸を１０度、又は１５度に位置決めして加工すると、アタッチメント支持部から刃先までの腕の長さのＸ軸方向成分が、Ｂ軸０度に比べて若干ではあるが長くなり、剛性上不利になり、０度の工具ホルダを用いてもワークとの干渉がない箇所においてびびり等が発生した場合には、０度に変更して良い結果が得られる可能性がある。
【００２９】
図１２は、把持部４３０の把持機構を詳細に示したものである。
工具ホルダ４５０は、凸部４３８を有する被把持穴４３７を備える。
把持部４３０のドローバー４３１と一体のピストン４３２を有する油圧室４３２ａに主軸側から回路４３２ｂを介して油圧を送り、ドローバー４３１で工具ホルダ４５０を押してクランプ時の食い付きを解除し、ボール４３４を凹部４３５に収容することで、工具ホルダ４５０をアンクランプする。油圧を断つと、スプリング４３３がドローバー４３１を工具ホルダ４５０を引き込む方向に駆動し、ボール４３４が工具ホルダ４５０を掴む。
【００３０】
図１３は、主軸の駆動力を利用して、工具ホルダの工具取付角度を自動で変更する構造を有する内径旋削アタッチメントの例を示す。
工具ホルダ旋回式内径旋削アタッチメント５００は主軸ヘッド６２に対してアタッチメントベース５１０を介して装着される。アタッチメントベース５１０の中心部には主軸シャンク５３０を備え、主軸ヘッド６２の主軸に挿入される。主軸シャンク５３０の回転力はボディ５２０の先端部のべベルギア５５０に駆動軸５４０を介して伝達される。ボディ５２０に取り付けられた支持軸５６２は工具ホルダ５７０とともにべベルギア５６０をベベルギア５５０と噛み合うように支持し、べベルギア５５０の回転は９０度変更されてべベルギア５６０に伝達される。べベルギア５６０の回転により旋削工具５８０を支持する工具ホルダ５７０の工具取付角度は自動で変更される。
以上の説明の通り、工具取付角度の変更を主軸の回転によって行っており、主軸の回転角度を制御することにより、取付角度を任意の角度に設定することができる。任意の角度に工具取付角度を変更できることにより、ワークとアタッチメントとの干渉を微妙に変更することができ、プログラムの自由度は広がる。また、びびり発生時の対応にも微調整が可能である。
また、自動で工具取付角度を変更できるので、１個のワークを加工する途中に、工具取付角度を含めた加工条件を自由に変更することができ、加工効率の向上に寄与する。
【００３１】
本発明の内径旋削アタッチメントは以上のように、工作機械の主軸ヘッドのＢ軸制御を利用して、アタッチメントの突出し量より深いワークの深穴を重切削することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１        工作機械
１０      ベッド
２０      コラム
３０      クロスレール
４０      サドル
５０      ラム
６０      主軸ヘッド支持部
６２      主軸ヘッド
６３      主軸
６４      把持部
７０      テーブル
８０      旋回テーブル
２００    内径旋削アタッチメント
２１０    アタッチメントベース
２１２    被把持穴
２２０    ボディ
２５０    工具ホルダ
２５０ａ  ０度用工具ホルダ
２５０ｂ  １０度用工具ホルダ
２５０ｃ  １５度用工具ホルダ
２５２    取付フランジ
２５３    ボルト
２７０    旋削工具
３００    工具ホルダ
３０２    ボディ取付部材
３０５    工具取付部材
３１０    固定用ボルト
４００    工具ホルダ自動交換式内径旋削アタッチメント
４１０    アタッチメントベース
４２０    ボディ
４３０    把持部
４３１    ドローバー
４３２    ピストン
４３２ａ  油圧室
４３２ｂ  回路
４３３    スプリング
４３４    ボール
４３５    凹部
４３７    被把持穴
４３８    凸部
４５０    工具ホルダ
５００    工具ホルダ旋回式内径旋削アタッチメント
５１０    アタッチメントベース
５２０    ボディ
５３０    主軸シャンク
５４０    駆動軸
５５０    べベルギア
５６０    べベルギア
５６２    支持軸
５７０    工具ホルダ
５８０    旋削工具
Ｋ１       ワーク
Ｆ１       内径部
Ｇ１       干渉部
【要約】
Ｂ軸を有する工作機械の内径旋削アタッチメントを提供する。
Ｂ軸を有する主軸ヘッド（６２）に装着される内径旋削アタッチメント（２００）は、ボディ（２２０）の先端に１０度用工具ホルダ（２５０ｂ）が取り付けられ、旋削工具（２７０）により回転テーブル（８０）に固定されたワーク（Ｋ１）の内径（Ｆ１）を加工する。【図１】
0005474266.tif 000002
【図２】
0005474266.tif 000003
【図３】
0005474266.tif 000004
【図４】
0005474266.tif 000005
【図５】
0005474266.tif 000006
【図６】
0005474266.tif 000007
【図７】
0005474266.tif 000008
【図８】
0005474266.tif 000009
【図９】
0005474266.tif 000010
【図１０】
0005474266.tif 000011
【図１１】
0005474266.tif 000012
【図１２】
0005474266.tif 000013
【図１３】
0005474266.tif 000014