(57)【要約】【課題】特殊な工具及び工具ホルダを必要とせずとも、刃物台のＺ軸方向へのストロークを短縮することができる内径加工方法を提供する。【解決手段】刃物台１をＸ軸方向へ移動させるとともに、Ｂ軸周りで旋回させることによって加工点をＺ軸方向に沿って移動させるようにしたことで、従来の内径加工方法と比べると、Ｘ軸方向への移動及びＢ軸周りでの旋回によって移動する距離だけ、刃物台１のＺ軸方向へのストロークを短縮可能とした。したがって、特殊な工具を用いずとも刃物台１のＺ軸方向へのストロークの短縮を図ることができ、コスト高を招かない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚ軸方向、及び前記Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向へ移動可能であるとともに、Ｘ軸及びＺ軸を含むＸ−Ｚ平面に直交するＢ軸周りで旋回可能な刃物台に工具を装着し、前記刃物台を動作させることにより、前記刃物台よりも前記Ｚ軸方向で前記工具の装着側に位置しているワークの内径部を加工するための内径加工方法であって、
前記刃物台を前記Ｂ軸周りで旋回させて、前記工具の工具軸線が前記Ｚ軸に対し所定角度だけ傾斜する傾斜姿勢とするとともに、前記刃物台を前記Ｘ軸方向で前記ワークから離れる側へ移動させることにより、前記工具を、前記Ｚ軸方向において前記ワークと前記刃物台との間に設定される基準点に位置させる第１工程と、
前記刃物台を、前記Ｘ軸方向で前記ワークに近づく側へ移動させるとともに、前記Ｂ軸周りで前記工具軸線の前記Ｚ軸に対する傾斜角度が小さくなる側へ旋回させながら、前記工具により前記ワークの前記内径部を加工する第２工程と
を実行することを特徴とする内径加工方法。
【請求項２】
前記刃物台が前記Ｚ軸方向へ移動可能であって、
前記第１工程及び／又は前記第２工程において、前記刃物台を前記Ｚ軸方向へも移動させることを特徴とする請求項１に記載の内径加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの内径部を加工するための内径加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的な内径加工方法としては、たとえば図５に示すような加工方法が知られている。すなわち、工作機械を構成する刃物台３１の先端に、工具ホルダ３２を介して工具３３を取り付ける一方、ワークＷを、その内径部３５の軸方向が図５における上下方向となるＺ軸方向に平行となるような姿勢でチャック手段３４に把持させ、該ワークＷに対して刃物台３１をＺ軸方向へ送りながら内径部３５の加工を行うというものである。しかしながら、当該方法では、刃物台３１のＺ軸方向へのストロークとして、ワークＷ（特に内径部３５）のＺ軸方向長さ、工具３３のＺ軸方向長さ、工具ホルダ３２のＺ軸方向長さ、及び余裕分を全て足し合わせたストロークＬ２を確保する必要があるため、工作機械が大型化してしまうという問題があった。
【０００３】
そこで、本件出願人は、刃物台のストロークを短縮することを目的として特許文献１に記載の内径加工方法を考案している。そして、特許文献１に記載の内径加工方法では、刃部が工具ホルダの軸線から所定角度傾いた傾斜方向へ突出するような特殊な工具及び工具ホルダを用いるとともに、刃物台の姿勢を、刃部の軸線が所望の方向に平行となるような傾斜姿勢とし、該傾斜姿勢のまま刃物台をＺ軸方向へ送ることによって刃物台のストロークの短縮を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７９０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、上述したような特殊な工具及び工具ホルダを用いる必要があるため、そのような特殊な工具及び工具ホルダの用意にコストがかかるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、特殊な工具及び工具ホルダを必要とせずとも、刃物台のＺ軸方向へのストロークを短縮することができる内径加工方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、Ｚ軸方向、及び前記Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向へ移動可能であるとともに、Ｘ軸及びＺ軸を含むＸ−Ｚ平面に直交するＢ軸周りで旋回可能な刃物台に工具を装着し、前記刃物台を動作させることにより、前記刃物台よりも前記Ｚ軸方向で前記工具の装着側に位置しているワークの内径部を加工するための内径加工方法であって、前記刃物台を前記Ｂ軸周りで旋回させて、前記工具の工具軸線が前記Ｚ軸に対し所定角度だけ傾斜する傾斜姿勢とするとともに、前記刃物台を前記Ｘ軸方向で前記ワークから離れる側へ移動させることにより、前記工具を、前記Ｚ軸方向において前記ワークと前記刃物台との間に設定される基準点に位置させる第１工程と、前記刃物台を、前記Ｘ軸方向で前記ワークに近づく側へ移動させるとともに、前記Ｂ軸周りで前記工具軸線の前記Ｚ軸に対する傾斜角度が小さくなる側へ旋回させながら、前記工具により前記ワークの前記内径部を加工する第２工程とを実行することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記刃物台が前記Ｚ軸方向へ移動可能であって、前記第１工程及び／又は前記第２工程において、前記刃物台を前記Ｚ軸方向へも移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、刃物台をＢ軸周りで旋回させて、工具の工具軸線がＺ軸に対し所定角度だけ傾斜する傾斜姿勢とするとともに、刃物台をＸ軸方向でワークから離れる側へ移動させることにより、工具を所定の基準点に位置させた後、そこから刃物台を、Ｘ軸方向でワークに近づく側へ移動させるとともに、Ｂ軸周りで工具軸線のＺ軸に対する傾斜角度が小さくなる側へ旋回させながら、工具によりワークの内径部を加工するようになっている。そのため、従来の内径加工方法と比べると、Ｘ軸方向への移動及びＢ軸周りでの旋回によって移動する距離だけ、刃物台のＺ軸方向へのストロークを短縮することができる。したがって、特殊な工具を用いずとも刃物台のＺ軸方向へのストロークの短縮を図ることができ、コスト高を招かない。また、刃物台のＺ軸方向へのストロークが短い小型の立形旋盤であってもワークの内径加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】内径加工時における刃物台の移動軌跡を示した説明図である。
【図２】サイクル加工を示した説明図である。
【図３】ワークや工作機械本体と工具との干渉チェック機能を有する工作機械の説明図である。
【図４】干渉チェックに係る制御を示したフローチャート図である。
【図５】従来の内径加工を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態となる内径加工方法について、図面にもとづき詳細に説明する。
【００１１】
図１は、内径加工時における刃物台１の移動軌跡を示した説明図である。
まず、本発明に係る内径加工方法を実行する工作機械について簡略に説明すると、工作機械は、従来周知の立形旋盤と略同様に構成されるものであって、工具ホルダ２を介して工具３を装着可能な刃物台１、ワークＷを把持するチャック手段４、及び刃物台１の動き等を制御するＮＣ装置（図示せず）等を備えてなる。そして、本実施形態の立形旋盤では、刃物台１が、図１中の上下方向となるＺ軸方向、及びＺ軸方向と直交するＸ軸方向にスライド可能となっているとともに、Ｘ軸及びＺ軸を含むＸ−Ｚ面に直交するＢ軸周りで旋回可能となっている。なお、チャック手段４は、ワークＷの内径部５の軸線がＺ軸に平行となるような姿勢で、ワークＷを把持している。また、工具３としては、刃物台１への装着時に、その工具軸線が工具ホルダ２の軸線方向に平行となる一般的なものを使用する。
【００１２】
ここで、上記立形旋盤での内径加工方法について説明する。
ワークＷの内径部５を加工するに際しては、刃物台１をＺ軸プラス端（Ｚ軸方向でワークＷから最も離れる位置）に位置させた後、刃物台１をＸ軸方向でワークＷから離れる側へ移動させるとともに、Ｂ軸周りで旋回させて工具軸線がＺ軸に対し所定角度傾斜する傾斜姿勢Ｑ１とし、工具３の先端をワークＷの上方（Ｚ軸方向で刃物台１とワークＷとの間となる位置）に設定される所定の基準点Ｐ１に位置させる。そして、そこから加工点がＺ軸方向に沿って移動するように、刃物台１をＸ軸方向でワークＷに近づく側へ移動させるとともに、Ｂ軸周りで工具軸線のＺ軸に対する傾斜角度が小さくなる側へ旋回させ、ワークＷの内径部５を加工する。すなわち、刃物台１は、傾斜姿勢Ｑ２、Ｑ３と工具軸線のＺ軸に対する傾斜角度を変化させながらＸ軸方向に沿って移動することになる。また、刃物台１の姿勢がＺ軸に平行（工具軸線がＺ軸に平行）な姿勢Ｑ４になると、刃物台１のＸ軸方向への移動及びＢ軸周りでの旋回を停止するとともに、今度は刃物台１をＺ軸方向でワークＷへ近づく側へ移動させて加工を継続し、工具３の刃先が内径部５の加工終了端に達したことをもって加工を終了する。
【００１３】
以上のような内径加工方法によれば、刃物台１のＸ軸方向への移動及びＢ軸周りでの旋回によって加工点をＺ軸方向に沿って移動させるため、刃物台１のＺ軸方向へのストロークは図１中のストロークＬ１となる。すなわち、図５に示す従来の内径加工方法と比べると、Ｘ軸方向への移動及びＢ軸周りでの旋回によって移動する距離だけ、刃物台１のＺ軸方向へのストロークを短縮することができる。したがって、特殊な工具を用いずとも刃物台１のＺ軸方向へのストロークの短縮を図ることができ、コスト高を招かない。さらに、刃物台１のＺ軸方向へのストロークが短い小型の立形旋盤であってもワークＷの内径加工を行うことができる。
また、加工当初は刃物台１をＺ軸プラス端に位置させているため、刃物台１をＺ軸プラス端に位置させていない場合と比較して、工具３の先端を基準点Ｐ１に位置させた際における刃物台１のＺ軸に対しての傾斜角度が小さくなる。したがって、工具３とワークＷとが干渉しにくい上、刃物台１をＢ軸周りで旋回させながら加工する場合に、工具３にかかる加工負荷のモーメントを小さくすることができる。
【００１４】
なお、本発明に係る内径加工方法は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、工作機械の全体的な構成は勿論、刃物台の移動制御等に係る構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。
【００１５】
たとえば、上記実施形態では１パスの加工としているが、荒加工などの複数パスを要するサイクル加工に適用することも当然可能である。このサイクル加工について図２をもとに説明すると、ＮＣ装置において最終的な内径加工形状（図２中のａ、ｂ、ｃ点）、加工開始の基準点となるサイクル基準点Ｐ２、１回の切り込み量ｔ、仕上げ代、Ｚ軸方向への送り量を指定するとともに、工具３の刃先がサイクル基準点Ｐ２にある状態における刃物台１の傾斜角度又は刃物台１のＺ軸方向での位置（すなわち、加工開始時の傾斜姿勢又はＺ軸位置）を設定する。そして、切り込んだ後の各パス中は上記実施形態と同様の制御を実行し、各パスが終了する毎に、刃物台１を加工開始時の傾斜姿勢又はＺ軸位置に復帰させるとともに、Ｘ軸方向での位置に関しては上記傾斜姿勢サイクル基準点Ｐ２から１回の切り込み量ずつさらにスライドさせて切り込むという制御を繰り返す。このように複数パスを要するサイクル加工についても、従来のサイクル加工でも指定する内径加工形状、サイクル基準点Ｐ２、１回の切り込み量ｔ、仕上げ代、送り量に加え、サイクル基準点Ｐ２での刃物台１の傾斜角度又は刃物台１のＺ軸方向での位置を指定するだけで実行可能であり、簡単な指令で実行することができる。
【００１６】
また、図３に示すようなワークＷや工作機械本体と工具（図３では省略している）との干渉をチェックするような機能を有する工作機械において実行することも可能である。この工作機械について簡略に説明すると、ＮＣ装置１０に、加工プログラムや指令値等を入力するための入力部１１、入力された加工プログラム等を記憶するための記憶部１２、刃物台１のＢ軸周りでの旋回動作を制御する刃物台旋回制御部１３、刃物台１のＸ軸方向及びＺ軸方向へのスライドを制御する刃物台送り軸制御部１４に加え、ワークＷや工作機械本体と工具との干渉をチェックするための判断部１５を備えている。なお、１６は、刃物台１をＸ軸方向へスライドさせるための駆動部であり、１７は、刃物台１をＺ軸方向へスライドさせるための駆動部である。
【００１７】
そして、上記工作機械では、図４に示すような制御でワークＷや工作機械本体と工具との干渉をチェックしながら上記実施形態の内径加工を行うことになる。この内径加工について、特に干渉チェックについて説明すると、まず入力部１１により工具やワークＷなどの３Ｄモデルを作成するとともに、該３Ｄモデル、及び加工プログラムを記憶部１２に記憶させる（なお、工作機械本体の３Ｄモデルは、予め記憶部１２に記憶されているものとする）。それから記憶させた加工プログラムを実行する（Ｓ１）と、判断部１５は、実際の刃物台１の動作（工具主軸や工具自体の動作も含む）に先行して３Ｄモデルを移動させ、３Ｄモデル同士が重なり合うか否か、すなわち現実のワークＷと工具とが干渉するかしないかを判断し（Ｓ２）、３Ｄモデル同士は重なり合わないと判断（Ｓ２でＮＯと判断する）と、加工プログラムに沿って刃物台１を移動させる（Ｓ７）。そして、このＳ７における刃物台１の移動が、上記実施形態の内径加工にしたがった移動となる。一方、３Ｄモデル同士が重なり合うと判断（Ｓ２でＹＥＳと判断）すると、判断部１５は再び３Ｄモデルを利用し、工具の刃先（加工点）を中心として工具軸線に対し干渉した側とは反対側へ、刃物台１を所定角度旋回させる（Ｓ３）。この旋回は、刃物台１のＸ軸方向への移動、Ｚ軸方向への移動、及びＢ軸周りでの旋回により行う。そして、判断部１５は、当該旋回の結果、刃物台１や工具（刃先は除く）がワークＷや工作機械の他の機械部品と重なり合うか否かを再び判断し（Ｓ４）、重なり合わないと判断（Ｓ４でＮＯと判断する）と、３Ｄモデルで旋回させた通りに刃物台１を実際に旋回させた（Ｓ５）後、加工プログラムに沿って刃物台１を移動させる（Ｓ７）。その後、加工が終了したか否かを判断（Ｓ８）し、加工が終了するまでＳ２以降を繰り返す。一方、旋回の結果、重なり合うと判断（Ｓ４でＹＥＳと判断）すると、加工を中止する（Ｓ６）とともに、アラームを発生させる等して作業者に報知する。このようなワークＷや工作機械本体と工具との干渉をチェックするような機能を有する工作機械において上記内径加工方法を実行することにより、刃物台１が無駄に旋回したりすることがなく、迅速でスムーズな加工を実現することができる。なお、旋削加工のみである場合には、３Ｄモデルに代えて２Ｄモデルを採用することも可能である。また、加工プログラムではなく、入力部１１を介して移動指令が直接入力されたような場合にも対応可能である。
【００１８】
一方、上記実施形態では、刃物台１をＸ軸方向へスライドさせる際の刃物台１のＺ軸位置をＺ軸プラス端としているが、Ｚ軸プラス端よりもワークＷに近い側に位置させるようにしても何ら問題はない。
さらに、上記実施形態では、刃物台１をＸ軸方向へスライドさせている間、刃物台１をＺ軸方向へ移動させないように構成しているが、Ｘ軸方向への移動中にＺ軸方向へ移動させても何ら問題はなく、たとえば心押し台を有するような工作機械においては、該Ｚ軸方向への移動により、刃物台と心押し台との干渉を避けるようにすればよい。
【００１９】
さらにまた、刃物台１のＸ軸方向への移動及びＢ軸周りでの旋回のみによって工具３の刃先が加工終了端に達するのであれば、刃物台１のＺ軸方向への移動を行わなくても何ら問題はない。
またさらに、上記実施形態では刃物台１をＸ軸方向へ移動させている間、刃先をＸ軸方向へ移動させないようにしているが、刃先をＸ軸方向へ移動させるような制御を実行することも当然可能であって、そのような制御を実行することで加工面がテーパ面や曲面等であっても対応することができる。
【００２０】
また、工具３としては、ボーリングバー以外にもミーリング工具等の他の工具を採用することは当然可能であるし、ミーリング工具を使用する場合には、工具軸線がＺ軸に対して依然傾斜した傾斜姿勢のまま加工終了端まで加工を行うようにすることも可能である。
加えて、本発明に係る内径加工方法は、直交するＸ軸及びＺ軸方向へ移動可能、且つ、Ｘ−Ｚ面に直交するＢ軸周りで旋回可能な刃物台を有する工作機械であれば、上記実施形態の立形旋盤は勿論、横形旋盤やマシニングセンタ等の他の工作機械であっても好適に実行することができるし、刃物台をＸ軸及びＺ軸に直交するＹ軸へ移動可能としても何ら問題はない。
【符号の説明】
【００２１】
１・・刃物台、２・・工具ホルダ、３・・工具、４・・チャック手段、５・・内径部、Ｗ・・ワーク。
【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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