(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の主軸の先端面を研磨する装置であって、
前記主軸の中心軸と直角で互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動可能に設けられたテーブル上に載置される基台と、
前記基台上に鉛直に設置した砥石主軸台と、
前記砥石主軸台の主軸に取り付けられ、前記主軸の先端面を研磨する砥石と、
前記砥石主軸台の主軸を回転駆動する駆動モータと、
前記工作機械の主軸の中心線に対する前記テーブル上面の直角度の偏位を検出する偏位検出手段と、
前記基台に設けられ、前記偏位検出手段で検出された偏位に応じて前記テーブル上面に対する基台の高さを前記Ｘ方向とＹ方向を含む水平面内の複数箇所で調整することにより前記工作機械の主軸の中心線に対する前記砥石使用面の直角度を補正する直角度補正手段とを備え、
前記偏位検出手段で検出されたテーブル上面の直角度の偏位が許容値内になるように前記直角度補正手段を調整して前記工作機械の主軸の中心線に対する直角度を補正し、この直角度の補正後に前記工作機械の主軸を回転させると同時に前記テーブルをＸ、Ｙ方向に移動させ、かつ前記工作機械の主軸にその中心線方向の送りをかけることにより、前記工作機械の主軸の先端面を研磨するように構成した、
ことを特徴とする主軸端面研磨装置。
【請求項２】
前記直角度補正手段は、前記基台の複数箇所に上下方向に移動可能に螺合した複数のレベル調整用ボルトであることを特徴とする請求項１記載の主軸端面研磨装置。
【請求項３】
前記偏位検出手段は、前記工作機械の主軸にホルダを介して装着されるダイヤルゲージと、前記テーブル上に該テーブルのＸ方向とＹ方向に配置される直角定規とを備え、前記Ｘ方向またはＹ方向に配置された直角定規に対して前記ダイヤルゲージを当接した状態で前記工作機械の主軸を該主軸の中心線方向に所定距離移動した時の前記工作機械主軸の中心線に対する前記テーブル上面の直角度の偏位をＸ方向またはＹ方向毎に前記ダイヤルゲージで測定するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の主軸端面研磨装置。
【請求項４】
前記砥石主軸台の主軸に着脱可能に取り付けられる所定径の円盤状直角度補正用治具と、前記工作機械の主軸にホルダを介して装着されるダイヤルゲージを備え、前記偏位検出手段で検出した偏位を前記直角度補正用治具の径に応じた直角度の偏位に換算し、前記ダイヤルゲージを前記直角度補正用治具の上面に当接した状態で該直角度補正用治具を含めた前記テーブルをＸ方向及びＹ方向に前記直角度補正用治具の径に相当する距離移動し、この移動時に前記ダイヤルゲージで測定される前記換算した偏位が許容値内に収まるように前記各レベル調整用ボルトを調整して前記工作機械の主軸の中心線に対する前記直角度補正用治具上面の直角度を補正することを特徴とする請求項１または２記載の主軸端面研磨装置。
【請求項５】
前記工作機械の主軸の中心線に対する前記直角度補正用治具上面の直角度が補正された後、該直角度補正用治具に代えて前記砥石が砥石主軸台の主軸に装着されることを特徴とする請求項３記載の主軸端面研磨装置。
【請求項６】
前記砥石は、その側面にテーパ付きの使用面を有することを特徴とする請求項１記載の主軸端面研磨装置。
【請求項７】
前記基台は可搬用の把手を有することを特徴とする請求項１記載の主軸端面研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライス盤やマシニングセンタ等の工作機械における主軸の先端面を研磨する主軸端面研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マシニングセンタ等の工作機械に使用される工具ホルダ３０は、図７に示すように、テーパシャンク部３１と、このテーパシャンク部３１の大径側端部に設けた把持用のフランジ部３２と、このフランジ部３２の反テーパシャンク側の端面からテーパシャンク部３１と反対の方向に該テーパシャンク部３１の軸線と一致して延設された筒状の工具取付部３３を備えている。
【０００３】
上記構成の工具ホルダ３０を工作機械の主軸４０に装着する場合は、工具ホルダ３０のテーパシャンク部３１を主軸４０に設けたテーパ穴４１に挿入し、このテーパシャンク部３１の挿入端に主軸４０内に設けた図示省略のプルスタット引込機構を連結して後方へ引くことにより、テーパシャンク部３１をテーパ穴４１に密嵌合させて、工具ホルダ３０を主軸４０に取り付けるようにしている。
【０００４】
ところで、ＪＩＳ規格またはＩＳＯ規格によれば、主軸４０のテーパ穴４１に工具ホルダ３１のテーパシャンク部３１を密嵌合させるために、主軸４０の端面４０１とこれに相対向するテーパシャンク部３１のフランジ部３２の端面３１１間に所定の許容間隙Ｄ（２mmないし３mm程度）を設けることが規定されており、そして、この許容間隙Ｄに対するテーパシャンク部３１の製作誤差は±０．４mmと規定されている。
【０００５】
しかし、主軸４０の端面４０１とテーパシャンク部３１のフランジ部３２の端面３１１間に許容間隙Ｄを設けた場合、主軸４０のテーパ穴４１と工具ホルダ３１のテーパシャンク部３１を密嵌合させることができるが、工具ホルダ３０のフランジ部端面３１１を主軸４０の端面４０１に密着させることができない。その結果、切削付加が工具ホルダ３１のテーパシャンク部３１に集中してかかり、テーパ穴４１とテーパシャンク部３１との密着面がフレッティングコロージョン現象等により摩擦され易くなほか、工具ホルダ３１と主軸４０との結合剛性が低下して重切削ができなくなるという問題が生じる。
【０００６】
そこで、従来においては、実開平６−１５９４７号に開示されているように、主軸先端の基準端面と工具ホルダのフランジ部端面との間に形成される許容間隙に相当する厚さの２分割された馬蹄形のスペーサ３４を組み合わせて、工具ホルダのフランジ部端面にそれぞれねじにより取着するようにした構造の工具ホルダ取付装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、工具ホルダ取付装置においては、工具ホルダ３０のテーパシャンク部３１を主軸４０のテーパ穴４１に密嵌合させた時、スペーサ３４の主軸対向面全域を主軸４０の先端面４０１に均一に密着させる必要がある。すなわち、スペーサ３４と主軸先端面４０１との密着性が悪いと、工具ホルダ３１と主軸４０との結合剛性が低下し、重切削に悪影響を与えるからである。
上記スペーサと主軸先端面との密着性を阻害する要因としては、工作機械の使用中に主軸先端面に付けられた大小さまざまな傷が挙げられる。
これらの傷は、主軸先端面を砥石などで研磨することにより除去できるが、その研磨には熟練を要するとともに、傷の箇所だけを局部的に研磨する傾向にあるため、この研磨によって主軸先端面に凹凸が生じ、主軸先端面の平面性及び主軸中心線に対する主軸先端面の直角度を損ねてしまい、かえってスペーサと主軸先端面との密着性を悪化させ、ひいては主軸先端面の振れの原因となっていた。
【０００８】
本発明は上記のような問題を解決したもので、本発明の目的は、工作機械の主軸端面の平面性及び主軸中心線に対する主軸先端面の直角度を損なうことなく正確に研磨でき、かつ主軸先端面をスペーサの接着に良好な面粗さに研磨できるようにした主軸先端面の研磨装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、工作機械の主軸の先端面を研磨する装置であって、前記主軸の中心軸と直角で互いに直交するＸ方向とＹ方向に移動可能に設けられたテーブル上に載置される基台と、前記基台上に鉛直に設置した砥石主軸台と、前記砥石主軸台の主軸に取り付けられ、前記主軸の先端面を研磨する砥石と、前記砥石主軸台の主軸を回転駆動する駆動モータと、前記工作機械の主軸の中心線に対する前記テーブル上面の直角度の偏位を検出する偏位検出手段と、前記基台に設けられ、前記偏位検出手段で検出された偏位に応じて前記テーブル上面に対する基台の高さを前記Ｘ方向とＹ方向を含む水平面内の複数箇所で調整することにより前記工作機械の主軸の中心線に対する前記砥石使用面の直角度を補正する直角度補正手段とを備え、 前記偏位検出手段で検出されたテーブル上面の直角度の偏位が許容値内になるように前記直角度補正手段を調整して前記工作機械の主軸の中心線に対する直角度を補正し、この直角度の補正後に前記工作機械の主軸を回転させると同時に前記テーブルをＸ、Ｙ方向に移動させ、かつ前記工作機械の主軸にその中心線方向の送りをかけることにより、前記工作機械の主軸の先端面を研磨するように構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の主軸端面研磨装置において、前記直角度補正手段が、前記基台の複数箇所に上下方向に移動可能に螺合した複数のレベル調整用ボルトであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１記載の主軸端面研磨装置において、前記偏位検出手段は、前記工作機械の主軸にホルダを介して装着されるダイヤルゲージと、前記テーブル上に該テーブルのＸ方向とＹ方向に配置される直角定規とを備え、前記Ｘ方向またはＹ方向に配置された直角定規に対して前記ダイヤルゲージを当接した状態で前記工作機械の主軸を該主軸の中心線方向に所定距離移動した時の前記工作機械主軸の中心線に対する前記テーブル上面の直角度の偏位をＸ方向またはＹ方向毎に前記ダイヤルゲージで測定するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、前記砥石主軸台の主軸に着脱可能に取り付けられる所定径の円盤状直角度補正用治具と、前記工作機械の主軸にホルダを介して装着されるダイヤルゲージを備え、前記偏位検出手段で検出した偏位を前記直角度補正用治具の径に応じた直角度の偏位に換算し、前記ダイヤルゲージを前記直角度補正用治具の上面に当接した状態で該直角度補正用治具を含めた前記テーブルをＸ方向及びＹ方向に前記直角度補正用治具の径に相当する距離移動し、この移動時に前記ダイヤルゲージで測定される前記換算した偏位が許容値内に収まるように前記各レベル調整用ボルトを調整して前記工作機械の主軸の中心線に対する前記直角度補正用治具上面の直角度を補正することを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項３記載の主軸端面研磨装置において、前記工作機械の主軸の中心線に対する前記直角度補正用治具上面の直角度が補正された後、該直角度補正用治具に代えて前記砥石が砥石主軸台の主軸に装着されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１記載の主軸端面研磨装置において、前記砥石が、その側面にテーパ付きの使用面を有することを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１記載の主軸端面研磨装置において、前記基台が可搬用の把手を有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態における主軸端面研磨装置の全体の構成を示す側面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う平面図、図３は本発明の主軸端面研磨装置に適用される砥石の一例を示す斜視図、図４は本発明の実施の形態における工作機械の主軸中心線に対するテーブルの直角度を検出する場合の構成説明図、図５は本発明の実施の形態における主軸端面研磨装置の砥石を工作機械の主軸中心線に対する直角度を補正する場合の構成説明図である。
【００１５】
図１において、１０はフライス盤等の工作機械の主軸ヘッド、１２は主軸ヘッド１０に回転可能に軸支された主軸、１３は主軸１２の中心軸１２１と直角な水平方向、すなわちＸ方向及びＹ方向に移動可能はテーブルであり、このテーブル１３上には、主軸１２の先端面１２２を研磨する主軸端面研磨装置１４が載置されている。
また、主軸１０には、その先端面１０１から後端に行くに従い小径となるテーパ穴１１が形成され、このテーパ穴１１には図示省略した工具ホルダのシャンク部が図７に示す場合と同様に装着されるようになっている。
【００１６】
主軸端面研磨装置１４は、図１及び図２に示すように、基台１５、砥石主軸台１６、砥石１７、砥石主軸駆動モータ１８、及び請求項に記載した直角度補正手段に相当する直角度補正機構１９等を備える。
前記基台１５は、テーブル１３上に載置固定されるもので、長方形の平板状を呈し、この基台１５上には、その長手方向の一端に片寄らせて砥石主軸台１６が鉛直に設置されている。また、基台１５上の長手方向の他端寄りには砥石主軸駆動モータ１８が鉛直に設置されている。
また、基台１５内に突出する砥石主軸駆動モータ１８の回転軸１８１に固定したプーリ１８２と、基台１５内に突出する砥石主軸台１６の主軸１６１に固定したプーリ１６２との間には回転伝達用のベルト１９が巻き掛けられ、駆動モータ１８の回転を砥石主軸台１６の主軸１６１に伝達できるように構成されている。
また、基台１５の長手方向の両端部には、可搬用の把手１５１がそれぞれ設けられている。
【００１７】
前記砥石１７は、工作機械の主軸１２の先端面１２２を研磨するもので、図３に示すように、研磨に寄与する平坦な使用面１７１Ａを上面に有するストレートカップ状の砥石部１７１と、この砥石部１７１を保持するフランジ１７２とからなり、このフランジ１７２に設けた軸部１７３を砥石主軸台１６の上端から突出する主軸１６１にチャック１７４で固定することにより、砥石１７を砥石主軸台１６の主軸１６１に着脱可能に装着できるように構成されている。
【００１８】
前記直角度補正機構１９は、工作機械主軸１２の中心線１２１に対する砥石１７の使用面１７１Ａの直角度を補正するためのもので、基台１５の四隅部箇所には上下方向に移動可能に螺合した４本のレベル調整用ボルト１９１から構成されている。
【００１９】
次に、図４により偏位検出手段の構成について説明する。
偏位検出手段２０は、工作機械の主軸１２の中心線１２１に対するテーブル１３上面の直角度の偏位を検出するためのもので、工作機械の主軸１２にホルダ２１を介して装着されるダイヤルゲージ２２と、テーブル１３上にテーブル１３のＸ方向とＹ方向に配置される直角定規２３を備える。
【００２０】
このダイヤルゲージ２２及び直角定規２３を用いて主軸１２の中心線１２１に対するテーブル１３の直角度を測定する場合は、まず、図４に示すように、ダイヤルゲージ２２の測定子２２１の先端が直角定規２３の垂直面２３１に当接するようにして、直角定規２３をテーブル１３上に図４の実線に示すＹ方向に沿い配置する。この状態で、工作機械の主軸１２を中心線１２１方向に所定距離Ｄ移動した時の直角定規２３の垂直面２３１に対するＸ方向の偏位をダイヤルゲージ２２で測定する。この偏位が工作機械主軸１２の中心線１２１に対するテーブル１３上面のＸ方向の傾きとなる。
次いで、ダイヤルゲージ２２の測定子２２１の先端が直角定規２３の垂直面２３１に当接するようにして、直角定規２３をテーブル１３上に図４の２点鎖線に示すＸ方向に沿い配置する。この状態で、工作機械の主軸１２を中心線１２１方向に所定距離Ｄ移動した時の直角定規２３の垂直面２３１に対するＹ方向の偏位をダイヤルゲージ２２で測定する。この偏位が工作機械主軸１２の中心線１２１に対するテーブル１３上面のＹ方向の傾きとなる。
【００２１】
次に、図５により主軸端面研磨装置の砥石を工作機械の主軸中心線に対する直角度を補正する場合について説明する。
この場合は、図５に示すように、テーブル１３上に主軸端面研磨装置１４を載置固定し、砥石１７に代えて砥石主軸台１６の主軸１６１に所定径の円盤状直角度補正用治具２４をチャック１７４により装着し、さらに、工作機械の主軸１２にホルダ２５を介してダイヤルゲージ２６を装着する。また、前記偏位検出手段２０で検出したＸ、Ｙ方向の偏位を直角度補正用治具２４の径に応じた直角度の偏位に予め換算しておく。この時の換算は次式により求められる。
直角度補正用治具２４上のＸ方向の換算偏位Δｂｘは、偏位検出手段２０よる移動距離Ｌに対するＸ方向の偏位をΔａｘ、直角度補正用治具２４の径をｄとすると、Δｂｘ＝Δａｘ×ｒ／Ｌとなる。
また、直角度補正用治具２４上のＹ方向の換算偏位Δｂｙは、偏位検出手段２０よる移動距離Ｌに対するＹ方向の偏位をΔａｙ、直角度補正用治具２４の径をｒとすると、Δｂｙ＝Δａｙ×ｒ／Ｌとなる。
【００２２】
次に、ダイヤルゲージ２６の測定子６１を直角度補正用治具２４の上面に当接した状態で、主軸端面研磨装置１４を含めたテーブル１３をＸ方向に直角度補正用治具２４の径ｄに相当する距離移動し、この移動時にダイヤルゲージ２６で測定される前記換算した偏位Δｂｘ、Δａｙが許容値内、望ましくは偏位Δｂｘ、Δａｙがゼロになるように各レベル調整用ボルト１９１を調整することにより、工作機械主軸１２の中心線１２１に対する直角度補正用治具２４上面の直角度を補正する。これにより、直角度補正用治具２４の上面は主軸１２の中心線１２１に対して直角に設定される。
【００２３】
工作機械の主軸中心線１２１に対する直角度補正用治具２４の直角度が補正された後は、直角度補正用治具２４に代えて砥石１７を砥石主軸台１６の主軸１６１に装着する。
かかる状態で、主軸１２の先端面１２１を研磨する場合は、図１に示すように、主軸１２を矢印方向に回転させると同時に、主軸端面研磨装置１４をテーブル１３によりＸ、Ｙ方向に移動させ、かつ主軸１２にＺ軸方向の送りをかけることにより、主軸１２の先端面１２２を研磨する。この時、砥石１７の使用面１７１Ａは主軸中心線１２１に対して直角となっているため、主軸１２の先端面１２２を主軸中心線１２１に対して直角に研磨することができる。
【００２４】
したがって、上記のような本実施の形態による主軸端面研磨装置１４によれば、工作機械のテーブル表面に傷が付くことにより、主軸中心線１２１に対するテーブル表面の直角度が狂っていても、主軸１２の先端面１２２の平面性及び主軸中心線１２１に対する主軸先端面１２２の直角度を損なうことなく正確に研磨できるとともに、２面拘束のためのスペーサを接着するのに好適な主軸端面に仕上げることができる。これにより、スペーサと主軸先端面とを全域に亘り均一に密着させることができ、工具ホルダと主軸１２との結合剛性を確保できるとともに重切削の可能な工具保持が可能になる。
しかも、主軸１２の先端面１２２は砥石１７により研磨されるため、砥石の回転速度や送り速度などを変えることにより主軸先端面１２２の面粗さを調整することができ、これに伴い、主軸先端面をスペーサの接着に良好な面粗さに研磨することができる。
【００２５】
なお、主軸１２の先端面１２２を主軸端面研磨装置１４により研磨する時、図１の破線に示すドライブキー２７が主軸１２の先端面１２２に設けられており、このドライブキー２７が着脱可能な場合は、このドライブキー２７を主軸１２から取り外しておく。
また、ドライブキー２７を主軸１２から取り外すことができないドライブキー一体型の主軸端面を研磨する場合は、図６に示す砥石２８を使用する。
この砥石２８は、図３に示す場合と同様に、主軸１２の先端面１２２を研磨する使用面２８Ａと、図６に示すドライブキー２７の根元のアール部分２７１を主軸１２の先端面１２２に一致させて研磨できるように、砥石２８の側面にテーパ付きの使用面２８Ｂを形成する。
【００２６】
また、上記実施の形態では、直角度補正機構１９を手動式のレベル調整用ボルト１９１で構成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えばサーボ機構付きの油圧シリンダやサーボ機構付きの送り機構等を用いてもよい。この場合、偏位検出手段２０で検出した検出値とダイヤルゲージ２６で測定した測定値を利用して、主軸中心線１２１に対する直角度補正用治具２４の直角度を自動的に補正することが可能になる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、工作機械のテーブル表面に傷が付くことにより、主軸中心線に対するテーブル表面の直角度が狂っていても、工作機械の主軸先端面の平面性及び主軸中心線に対する主軸端面の直角度を損なうことなく正確に研磨できるとともに、２面拘束のためのスペーサを接着するのに好適な主軸端面に仕上げることができる。これにより、スペーサと主軸先端面とを全域に亘り均一に密着させることができる。
また、本発明によれば、工作機械の主軸先端面は砥石により研磨されるため、主軸端面の面粗さを調整することができ、これに伴い、主軸端面をスペーサの接着に良好な面粗さに研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における主軸端面研磨装置の全体の構成を示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う平面図である。
【図３】本発明の主軸端面研磨装置に適用される砥石の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態における工作機械の主軸中心線に対するテーブルの直角度を検出する場合の構成説明図である。
【図５】本発明の実施の形態における主軸端面研磨装置の砥石を工作機械の主軸中心線に対する直角度を補正する場合の構成説明図である。
【図６】本発明における砥石の他の例を示す斜視図である。
【図７】従来おける工具ホルダ取付装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１０  主軸ヘッド
１２  主軸
１２１  中心線
１２２  主軸先端面
１３  テーブル
１４  主軸端面研磨装置
１５  基台
１６  砥石主軸台
１７、２８  砥石
１８  砥石主軸駆動モータ
１９  直角度補正機構
１９１  レベル調整用ボルト
２０  偏位検出手段
２２  ダイヤルゲージ
２３  直角定規
２４  直角度補正用治具
２６  ダイヤルゲージ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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