(57)【要約】【課題】  リング状ワークの加工において、内径加工と外径加工の同軸度を出し易く、ワークの径方向への歪みも解消できて、加工精度を向上させることができる旋盤のチャック装置、およびそのチャック装置を用いた加工方法を提供する。【解決手段】  この旋盤のチャック装置である主軸チャック５は、リング状のワークＷを把持するものであって、求心用チャック１１と、内径加工用チャック１２と、外径加工用チャック１５とを有する。求心用チャック１１は、高低圧切換自在とされワークＷの加工されるべき端面とは反対側端の外周を径方向に把持する。内径加工用チャック１２は、外径側位置と退避位置とで位置切換自在とされ外径側位置においてワークを軸方向に把持する。外径加工用チャック１５は、内径側位置と退避位置とで位置切換自在とされ内径側位置においてワークを軸方向に把持する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状のワークを把持する旋盤のチャックであって、高低圧切換自在とされ前記ワークの加工されるべき端面とは反対側端の外周を径方向に把持する求心用チャックと、外径側位置と退避位置とで位置切換自在とされ外径側位置においてワークを軸方向に把持する内径加工用チャックと、内径側位置と退避位置とで位置切換自在とされ内径側位置においてワークを軸方向に把持する外径加工用チャックとを有する旋盤のチャック装置。
【請求項２】
内径加工用チャックおよび外径加工用チャックは、求心用チャックのそれぞれ外径側および内径側に配置される請求項１記載の旋盤のチャック装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の旋盤のチャック装置を用いてリング状のワークを加工する方法であって、求心用チャックにより高圧でワークを把持し、内径加工用チャックと外径加工用チャックとが退避位置にあるときにワークの端面を加工し、この後、求心用チャックを低圧によるワークの把持状態とし、かつ内径加工用チャックが外径側位置でワークを把持し外径加工用チャックが退避位置にあるときにワークの内径を加工し、求心用チャックが低圧でワークを把持し、かつ外径加工用チャックが内径側位置でワークを把持し内径加工用チャックが退避位置にあるときにワークの外径を加工するリング状ワークの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、薄物等のリング状のワークを把持する旋盤のチャック装置およびそのチャック装置を用いた加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のマニュアルミッションに使用されるリング状部品であるシンクロナイザリングのようなリング状の薄物ワークの旋盤による加工では、以下の２工程（２チャッキング）に分けて端面加工、外径加工および内径加工の３種類の加工を行っている。すなわち、先ずワークを主軸の３つ爪チャックで把持した１工程（ワンチャッキング）で端面加工および外径加工を行い、アンチャッキングした後、次にワークを３つ爪チャックに対して反転姿勢で把持させ、次の工程で内径加工を行っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記した加工方法では、反転させて掴み替えるため、内径加工と外径加工において、同軸度が出難いという問題があった。また、リング状の薄物ワークを３つ爪チャックで把持するので、ワークがそのチャック圧により径方向に歪むという問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、リング状ワークの加工において、内径加工と外径加工の同軸度を出し易く、把持によるワークの歪みも解消できて、加工精度を向上させることができる旋盤のチャック装置、およびそのチャック装置を用いた加工方法を提供することである。
この発明の他の目的は、各種チャックを効率的に配置してコンパクトに納めることができるものとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の旋盤のチャック装置は、リング状のワークを把持する旋盤のチャックであって、高低圧切換自在とされ前記ワークの加工されるべき端面とは反対側端の外周を径方向に把持する求心用チャックと、外径側位置と退避位置とで位置切換自在とされ外径側位置においてワークを軸方向に把持する内径加工用チャックと、内径側位置と退避位置とで位置切換自在とされ内径側位置においてワークを軸方向に把持する外径加工用チャックとを有するものである。
この構成によると、求心用チャックでワークを把持したまま、ワークの端面、内径および外径の加工を行うことができるので、ワークの求心を維持でき、加工精度、特に同軸度が向上する。また、内径加工用チャックと外径加工用チャックの切換使用により、ワークを安定して支持して、内径および外径のいずれの加工も可能である。内径加工および外径加工の場合は、求心用チャックによる把持と、内径加工用チャックまたは外径加工用チャックによる把持との両方による把持状態とする。２つのチャックによる同時把持状態となるが、例えば求心用チャックによるワークの支持を緩めることで、薄物ワークの加工においても、ワークに歪みが生じることが防止される。
【０００６】
この発明において、内径加工用チャックおよび外径加工用チャックが、求心用チャックのそれぞれ外径側および内径側に配置されるものとしても良い。
このように各チャックを配置した場合、求心用チャック、内径加工用チャックおよび外径加工用チャックを、チャック装置内にコンパクトに収めることができる。
【０００７】
この発明の加工方法は、この発明の旋盤のチャック装置を用いてリング状のワークを加工する方法であって、求心用チャックにより高圧でワークを把持し、内径加工用チャックと外径加工用チャックとが退避位置にあるときにワークの端面を加工し、この後、求心用チャックを低圧によるワークの把持状態とし、かつ内径加工用チャックが外径側位置でワークを把持し外径加工用チャックが退避位置にあるときにワークの内径を加工し、求心用チャックが低圧でワークを把持し、かつ外径加工用チャックが内径側位置でワークを把持し内径加工用チャックが退避位置にあるときにワークの外径を加工する方法である。
この加工方法によると、求心用チャックでワークを把持したままで、ワークの端面、内径、および外径の加工を行うので、ワークの求心を維持できて、加工精度、特に同軸度が向上する。また、ワークの内径加工および外径加工に先立ち、ワークが未加工で剛性が高いうちに、求心用チャックで高圧把持して加工を行うので、把持部分から離れた端面の加工であっても、安定したワーク支持状態で精度良く加工できる。内径加工および外径加工は、求心用チャックによるワークの把持だけでは不安定であるが、内径加工用チャックと外径加工用チャックの切換使用により、内径および外径のいずれの加工も安定して加工が行える。内径加工および外径加工は、求心用チャックによる把持と、内径加工用チャックまたは外径加工用チャックによる把持との両方による同時把持状態とするが、求心用チャックによるワークの支持を低圧とするため、薄物ワークの加工においても、ワークに歪みが生じることが防止される。特に、仕上げ加工の場合は緩い把持で済むため、把持による歪みの問題がより少ない。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の旋盤のチャック装置は、リング状のワークを把持する旋盤のチャックであって、高低圧切換自在とされ前記ワークの加工されるべき端面とは反対側端の外周を径方向に把持する求心用チャックと、外径側位置と退避位置とで位置切換自在とされ外径側位置においてワークを軸方向に把持する内径加工用チャックと、内径側位置と退避位置とで位置切換自在とされ内径側位置においてワークを軸方向に把持する外径加工用チャックとを有するため、リング状ワークの加工において、内径加工と外径加工の同軸度を出し易く、把持によるワークの歪みも解消できて、加工精度を向上させることができる。
内径加工用チャックおよび外径加工用チャックを、求心用チャックのそれぞれ外径側および内径側に配置した場合は、各種チャックを効率的に配置してコンパクトに納めることができる。
【０００９】
この発明の加工方法は、この発明の旋盤のチャック装置を用いてリング状のワークを加工する方法であって、求心用チャックにより高圧でワークを把持し、内径加工用チャックと外径加工用チャックとが退避位置にあるときにワークの端面を加工し、この後、求心用チャックを低圧によるワークの把持状態とし、かつ内径加工用チャックが外径側位置でワークを把持し外径加工用チャックが退避位置にあるときにワークの内径を加工し、求心用チャックが低圧でワークを把持し、かつ外径加工用チャックが内径側位置でワークを把持し内径加工用チャックが退避位置にあるときにワークの外径を加工する方法であるため、リング状ワークの加工において、内径加工と外径加工の同軸度を出し易く、把持によるワークの歪みも解消できて、加工精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の一実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１は、この実施形態にかかるチャック装置を搭載した旋盤の一例の平面図である。この旋盤１は、ベッド２に設置した主軸台３に主軸４が支持され、刃物台６を搭載した送り台７が、主軸台３に隣り合ってベッド２上に設置されている。主軸４には、主軸駆動モータ８の回転出力がベルト９を介して伝達され、その主軸端にはチャック装置である主軸チャック５が取付けられる。
【００１１】
送り台７は、ベッド２のレール２２上に設置され、送りねじ２３を介してサーボモータ２４により、刃物台６の軸方向（Ｚ方向）と直交するＸ方向に送られる。刃物台６は、正面形状が多角形のドラム状に形成されたタレットであり、タレットバー２５を介して送り台７に回転自在でかつ進退自在に支持されている。詳しくは、送り台６は下側送り台とその上に前後移動自在に搭載された上側送り台とで構成され、タレットバー２５は上側送り台に回転自在に設置されている。刃物台６は、送り台７に内蔵された割り出し装置および進退駆動装置により、タレットバー２５の軸心回りに割り出し回転されるとともに進退駆動される。刃物台６の各周面部分からなる工具ステーションには、各種の工具２６が取付けられる。工具ステーションの一つには、前記外径加工用チャック１５（図２）が、着脱可能に装着される。
【００１２】
図１の制御装置３０は、刃物台６の送り指令や切り込み指令をはじめ、旋盤１の全体の動作制御を行う制御装置であり、数値制御を行うコンピュータ式のＮＣ装置およびプログラマブルコントローラ等からなる。制御装置３０は、図示しないローダから主軸チャック５へのワークＷの受け渡し、主軸チャック５への前記外径加工用チャック１５の搬入搬出等の制御も行う。
【００１３】
主軸チャック５はリング状のワークＷを把持するものであって、図２（Ａ）に断面図で示すように主軸４の先端に設けられる。主軸チャック５は、求心用チャック１１、内径加工用チャック１２、および軸方向当て金１３を有する主軸チャック本体１０と、外径加工用チャック１５と、この外径加工用チャック１５を把持するコレットチャック１４とで構成される。
【００１４】
求心用チャック１１は、図２（Ｂ）に正面図で示すように、チャック本体１０の正面形状円形のチャックベース１０Ａに、周方向の等配位置で半径方向移動可能に配置された複数（ここでは３つ）のチャック爪１１ａを有する。これらチャック爪１１ａは、上記半径方向移動が可能にチャックベース１０Ａに設置されたマスタ爪１１ａａ（図２（Ａ））と、このマスタ爪１１ａａに主軸軸心と平行な揺動中心ａ（図２（Ｂ））回りに揺動自在に支持されてワークＷを把持する揺動爪１１ａｂとで構成される。求心用チャック１１は、後述のチャック駆動手段によるチャック圧が高低２段に切換可能とされる。
【００１５】
内径加工用チャック１２は、前記チャックベース１０Ａの周方向の等配位置に揺動可能に配置された複数（ここでは３つ）のチャック爪１２ａを有する。各チャック爪１２ａは、回転軸１２ｂの先端に固定されていて、爪先端が内径側に位置する内径側位置（図２（Ｂ）に実線で示す位置）と、鎖線で示す退避位置とに位置切換自在とされる。これらチャック爪１２ａは、内径側位置においてワークＷを軸方向に把持する。
【００１６】
前記軸方向当て金１３は、前記ワークの端面を軸方向に受け止める部材であり、チャックベース１０Ａの正面に固定されている。
外径加工用チャック１５は、主軸チャック本体１０の前面側から挿入され、前記コレットチャック１４に着脱自在に把持されて、コレットチャック１４による引き込み状態でワークＷの端面を押さえ付けるものである。外径加工用チャック１５は、コレットチャック１４に把持させるプルスタッド部１５ａと、このプルスタッド部１５ａの先端に設けられた押さえ片部１５ｂとで構成される。外径加工用チャック１５のコレットチャック１４に対する挿脱は、作業者による手作業で行うようにしても良く、また前記のように刃物台６に設置しておいて、刃物台６の移動等によりコレットチャック１４に対して挿脱するようにしても良い。
【００１７】
コレットチャック１４は、拡径付勢された周方向複数割りのチャック部材１４ａが、ドローバ１６の引き込みによって、その外周のコーン状ガイド１４ｂの内径面に沿って縮径し、外径加工用チャック１５のプルスタッド部１５ａを把持するものである。
【００１８】
主軸４は中空軸とされて、その中心に上記コレットチャック１４のドローバ１６が軸方向に沿って進退自在に設けられている。このドローバ１６の外周に同心状に、求心用チャック１１および内径加工用チャック１２の操作用の中空軸からなるドローバ１７，１８が設けられている。これらドローバ１７，１８に、それぞれ動作変換機構１９，２０を介して求心用チャック１１のマスタ爪１１ａａおよび内径加工用チャック１２の回転軸１２ｂに連結される。これら動作変換機構１９，２０は、例えばリンク機構や面対偶機構からなる。
【００１９】
求心用チャック１１のマスタ爪１１ａａに対する動作変換機構１９は、ドローバ１７の進退をマスタ爪１１ａａの半径方向移動に変換する機構であり、ドローバ１７を引く動作により、マスタ爪１１ａａを把持側となる内径側へ移動させる。
内径加工用チャック１２の回転軸１２ｂに対する動作変換機構２０は、ドローバ１７の進退動作を回転軸１２ｂの正逆回転に変換する機構であり、ドローバ１７を引く動作により、回転軸１２ｂの先端の押さえ片１２ａが内径側位置となるように回転軸１２ｂを回転させる。
【００２０】
前記３本のドローバ１６〜１８は、主軸４の後端に設置された進退駆動装置等からなるチャック駆動手段により個別に進退駆動される。このチャック駆動手段として、図１に示すトリプルシリンダ２１（図１）が用いられている。トリプルシリンダ２１は、３本の同軸のピストンロッドを個別に進退駆動可能な油圧シリンダで構成される。
トリプルシリンダ２１のうち、求心用チャック１１を動作させるドローバ１７に対するピストンのシリンダ室（図示せず）に対しては、油圧を高低２段階に切換可能な油圧回路（図示せず）が接続される。
【００２１】
上記構成の動作を説明する。先ず、図３（Ａ）に示すように、ローダ（図示せず）により搬送されてきたリング状のワークＷが、主軸チャック５に受け渡される。このとき、リング状ワークＷの加工されるべき端面とは反対側端を軸方向当て金１３が受け止め、この反対側端の外周を求心用チャック１１が高圧で把持する。内径加工用チャック１２は、ワークＷの端面加工を妨げない退避位置に揺動して退避している。このワーク把持状態で主軸４を回転駆動する。一方、刃物台６では工具２６を割り出し、リング状ワークＷの端面（図中に符号ａで示す）を工具２６で加工する。
この場合、ワークＷは加工する端面から離れた反対側端をチャックするだけでワークＷの加工を行うが、ワークＷは加工の初期状態であって材料が多く残っており、剛性が高いので、反対側端のチャックだけで安定して支持できる。また、加工する端面と反対側端を把持するため、求心用チャック１１によりワークＷを高圧で把持しても、歪みの影響が少なく、歪みを最上限に食い止めることができる。また、ワークＷの歪みの問題が比較的少ない端面加工であることからも、加工を精度良く行うことができる。
【００２２】
なお、ワークＷは、例えばマニュアルトランスミッションに用いられるシンクロナイザリング等であり、円すい状部分の小径端から直円筒部分が延びた形状とされ、円すい状部分の大径側の端面が上記の段階で加工される。
【００２３】
上記端面加工を終えると、求心用チャック１１によるワークＷの把持はそのままで、その把持圧を高圧から低圧に切り替えることで、次の加工でのワーク歪みを軽減する。このままでは、ワークＷを安定良く支持できないので、内径加工用チャック１２を退避位置から揺動させてワークＷの外径側位置に切り替え、これによりワークＷの端面を内径加工用チャック１２で軸方向に把持する。この把持状態で主軸４を回転駆動し、刃物台６の工具２６でワークＷの内径（図中に符号ｂで示す）を加工する。
【００２４】
上記内径加工を終えると、求心チャック１１によるワークＷの低圧把持はそのままで、図３（Ｃ）のように、内径加工用チャック１２をワークＷの外径側位置から揺動させて退避位置に切り替える。また、外径加工用チャック１５をコレットチャック１４に挿入して把持させる。外径加工用チャック１５のコレットチャック１４への挿入は手作業でも良いが、自動で行う場合は、刃物台６を、工具２６に替えて外径加工用チャック１５を割り出した状態とし、刃物台６の移動により、ワークＷを貫通して外径加工用チャック１５をコレットチャック１４に押し込む。この後、コレットチャック１４に連結されたドローバ１６をトリプルシリンダ２１（図１）で後退駆動することにより、外径加工用チャック１５をコレットチャック１４にクランプさせる。これにより、ワークＷの内径側位置にある外径加工用チャック１５でワークＷの端面を軸方向に把持する。
【００２５】
このようにワークＷを支持した状態で、主軸４の回転を再開させる。刃物台６では、工具２６を再び割り出し、ワークＷの外径（図中に符号ｃで示す）を工具２６で加工する。
【００２６】
この構成の旋盤１の主軸チャック５によると、求心用チャック１１でリング状のワークＷを把持したまま、ワークＷの端面、内径および外径の各加工を行うことができ、掴み替えが不要なため、ワークＷの求心を維持でき、加工精度、特に同軸度が向上する。また、内径加工用チャック１２と外径加工用チャック１５の切換使用により、ワークＷを安定して支持して、内径および外径のいずれの加工も可能である。内径加工および外径加工の場合は、求心用チャック１１による把持と、内径加工用チャック１２または外径加工用チャック１５による把持との両方による把持状態とする。２つのチャックによる同時把持状態となるが、求心用チャック１１によるワークＷの支持を緩めることで、薄物ワークＷの加工においても、ワークに歪みが生じることが防止される。仕上げ加工であれば、ワークＷを強く把持する必要がないため、ワークＷの径方向への歪みも問題なく、ワークＷを把持できる。
【００２７】
また、この実施形態では、内径加工用チャック１２と外径加工用チャック１５とが、求心用チャック１１のそれぞれ外径側および内径側に配置されるものとしているので、求心用チャック１１、内径加工用チャック１２および外径加工用チャックを、チャック装置である主軸チャック５の主軸チャック本体１０内にコンパクトに収めることができる。
【００２８】
また、上記加工方法では、リング状ワークＷの内径加工および外径加工に先立って、ワークＷの剛性が高い間に、求心用チャック１１で高圧把持したワークＷの把持部分から離れた端面の加工を行うので、安定したワーク支持状態のもとで、ワーク歪みの問題もなく端面加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の一実施形態にかかるチャックを搭載した旋盤の平面図である。
【図２】（Ａ）は同旋盤における主軸チャックの拡大断面図、（Ｂ）は同主軸チャックの正面図である。
【図３】同旋盤の動作説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…旋盤
５…主軸チャック
１１…求心用チャック
１２…内径加工用チャック
１４…コレットチャック
１５…外径加工用チャック
Ｗ…リング状ワーク
【図１】
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【図２】
2006212746.tif 000004
【図３】
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