(57)【要約】【課題】本発明は、びびりの発生を抑制できる両面多軸加工機を提供することを課題とする。【解決手段】  本発明に係る両面多軸加工機１は、ワークＷの一面を加工する第１加工ユニット２と、ワークＷの他面を加工する第２加工ユニット３とを備え、第１加工ユニット２と第２加工ユニット３とが順にワークＷを加工し、第２加工ユニット３は、第１加工ユニット２の加工により厚み方向に振動するワークＷに当接する当接ユニット１０を有し、当接ユニット１０は、第２加工ユニット３の複数の工具間に設置され、他面に対して進退自在なロッド１２ｂを有するシリンダ１１と、ロッド１２ｂの先端側に設けられたパッド１４と、を備え、パッド１４は、ロッド１２ｂの前進により第２加工ユニット３の複数の工具よりも他面側に突出して他面に当接可能となるとともに、ロッド１２ｂの後退により複数の工具間に退避することを特徴とする。【選択図】図１
2015112648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状のワークの一面に対向し、前記一面を加工する第１加工ユニットと、
前記ワークの他面に対向し、前記他面を加工する第２加工ユニットと、
を備え、前記第１加工ユニットと前記第２加工ユニットとが順に前記ワークを加工する両面多軸加工機であって、
前記第２加工ユニットは、前記第１加工ユニットの加工により厚み方向に振動する前記ワークに当接する当接ユニットを有し、
前記当接ユニットは、
前記第２加工ユニットの複数の工具間に設置され、前記他面に対して進退自在なロッドを有するシリンダと、
前記ロッドの先端側に設けられたパッドと、
を備え、
前記パッドは、前記ロッドの前進により前記第２加工ユニットの複数の工具よりも前記他面側に突出して前記他面に当接可能となるとともに、前記ロッドの後退により前記複数の工具間に退避することを特徴とする両面多軸加工機。
【請求項２】
前記当接ユニットは、前記ロッドの先端部と前記パッドとの間に介在して前記パッドを支持するバネを有し、
前記パッドは、前記バネが収縮した状態で前記他面に当接することを特徴とする請求項１に記載の両面多軸加工機。
【請求項３】
前記パッドは、前記ロッドの先端面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の両面多軸加工機。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の両面多軸加工機を用いた加工方法であって、
前記第１加工ユニットを前進させて前記一面を加工する第１加工工程と、
前記第２加工ユニットを前進させて前記他面を加工する第２加工工程と、
を有し、
前記第１加工工程は、
前記シリンダのロッドを前進させて前記第２加工ユニットの複数の工具よりも前記他面側に前記パッドを突出させるパッド前進工程と、
前記第２加工ユニットを前進させて、前記パッドを前記他面に当接させるパッド当接工程と、
を含み、
前記第２加工工程は、
前記シリンダのロッドを後退させて前記パッドを前記複数の工具間に退避させるパッド後退工程と、
前記パッド後退工程後に、前記第２加工ユニットをさらに前進させて工具による加工を行う工具加工工程と、を含む
ことを特徴とする両面多軸加工機を用いた加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面多軸加工機、及び両面多軸加工機を用いた製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多軸加工機の加工ユニットには、切削、ねじ切り、孔あけ等の複数の工具が設けられており、サイクルタイムの短縮化を図ることができるようになっている。
また、下記特許文献１に開示される多軸加工機は、加工ユニットの他に、ワークの位置ずれを防止する平板状の治具と、基準板を介してワークの厚み方向の振動を抑制するシリンダと、を備えている。
【０００３】
ところで、多軸加工機には、対向する一対の加工ユニットを備えた両面多軸加工機がある。この両面多軸加工機は、サイクルタイムの更なる短縮化を図るため、一対の加工ユニット間に配置されたワークを反転させることなくワークを両面加工できる工作機である。
また、両面多軸加工機用の治具は、枠体状に形成され、ワークの外周側端部を支持するとともに、治具の中央部を加工ユニットの工具が通過できるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３８２０１５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、従来の両面多軸加工機用の治具では、ワークの中央部が支持されていなかった。このため、ワークが変形し（撓み）易い肉薄な平板状の場合、その平板状のワークの中央部をフライス加工すると、その加工部位の近傍で厚み方向の振動が発生していた。また、特許文献１に開示されるシリンダは、基準板を介してワークの端部に当接するように構成されているため、ワークの中央部に発生した振動エネルギーを吸収することができない。
以上から、両面多軸加工機で平板状のワークを加工した場合、ワークが厚み方向に振動し、加工部位にびびり（刃具の回転方向に縞模様がつくこと）が発生した。
【０００６】
そこで、本発明は、前記する背景に鑑みて創案された発明であって、びびりの発生を抑制できる両面多軸加工機、及び両面多軸加工機を用いた加工方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、本発明に係る両面多軸加工機は、平板状のワークの一面に対向し、前記一面を加工する第１加工ユニットと、前記ワークの他面に対向し、前記他面を加工する第２加工ユニットと、を備え、前記第１加工ユニットと前記第２加工ユニットとが順に前記ワークを加工する両面多軸加工機であって、前記第２加工ユニットは、前記第１加工ユニットの加工により厚み方向に振動する前記ワークに当接する当接ユニットを有し、前記当接ユニットは、前記第２加工ユニットの複数の工具間に設置され、前記他面に対して進退自在なロッドを有するシリンダと、前記ロッドの先端側に設けられたパッドと、を備え、前記パッドは、前記ロッドの前進により前記第２加工ユニットの複数の工具よりも前記他面側に突出して前記他面に当接可能となるとともに、前記ロッドの後退により前記複数の工具間に退避することを特徴とする。
【０００８】
前記発明に係る両面多軸加工機によれば、ロッドを前進させることでパッドがワークに当接可能となるとともに、パッドをワークに当接させることでワークの振動エネルギーをパッドに吸収させることができる。
また、当接ユニットは、第２ユニットの複数の工具間に設置されており、第１加工ユニットの加工部位の背面（他面）又はその背面近傍にパッドを当接させることができる。
以上から、ワークの中央部に発生した振動エネルギーをパッドに吸収させてワークの振動を低減することができ、びびりの発生が抑えられる。
また、前記発明に係る両面多軸加工機によれば、ロッドの後退により複数の工具間にパッドが退避できるため、第２加工ユニットの工具における加工を妨げるおそれがない。
さらに、前記発明に係る両面多軸加工機によれば、パッドをワークの他面に当接させるために、ロッドを前進させ、さらに第２加工ユニットを前進させた場合、第２加工ユニットが初期状態よりもワーク寄りに位置する。このため、ワークの他面を加工するために第２加工ユニットを移動させる距離が短くなり、第１加工ユニットによる加工終了後から第２加工ユニットの加工開始までのサイクルタイムを短縮化することができる。
【０００９】
また、前記当接ユニットは、前記ロッドの先端部と前記パッドとの間に介在して前記パッドを支持するバネを有し、前記パッドは前記バネが収縮した状態で前記他面に当接することが好ましい。
【００１０】
前記構成によれば、第１加工ユニットによる加工によりワークが一面側に移動したとしても、バネに付勢されたパッドがワークの一面側に移動してワークから離間しないようになっている。そして、パッドによる振動エネルギー吸収が継続されて、より多くの振動エネルギーが吸収される。このため、ワークの振動がさらに低減し、びびりの発生が更に抑えられる。
【００１１】
また、前記パッドは、前記ロッドの先端面に固定されていることが好ましい。
【００１２】
前記構成によれば、パッドがロッドに固定されており、ワークに押圧されても移動しない。このため、パッドに当接するワークが第２加工ユニット側に移動することが規制されて、ワークに発生する振動が低減し、びびりの発生が更に抑えられる。
【００１３】
さらに、前記課題を解決するための手段として、前記した両面多軸加工機を用いた加工方法であって、前記第１加工ユニットを前進させて前記一面を加工する第１加工工程と、前記第２加工ユニットを前進させて前記他面を加工する第２加工工程と、を有し、前記第１加工工程は、前記シリンダのロッドを前進させて前記第２加工ユニットの複数の工具よりも前記他面側に前記パッドを突出させるパッド前進工程と、前記第２加工ユニットを前進させて、前記パッドを前記他面に当接させるパッド当接工程と、を含み、前記第２加工工程は、前記シリンダのロッドを後退させて前記パッドを前記複数の工具間に退避させるパッド後退工程と、前記パッド後退工程後に、前記第２加工ユニットをさらに前進させて工具による加工を行う工具加工工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
前記発明による加工方法によれば、第１加工工程において、ワークの他面に当接するパッドにより振動エネルギーが吸収され、ワークの振動が低減し、びびりの発生が抑えられる。
また、前記発明による加工方法によれば、第１加工工程時において、パッド当接工程によって第２加工ユニットが前進している。このため、工具加工工程において第２加工ユニットが移動する距離は、初期状態の位置から前進する場合よりも短くなり、サイクルタイムが短縮する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、びびりの発生を抑制できる両面多軸加工機、及び両面多軸加工機を用いた加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る両面多軸加工機を平面視した平面図である。
【図２】治具にセットされたワークを側面視した側面図である。
【図３】（ａ）は当接ユニットの拡大図、（ｂ）はパッドがワークに当接した状態を示す図、（ｃ）は刃具により切削時の状態を示す図である。
【図４】（ａ）は第１加工ユニットとパッドとが前進した状態を示す図、（ｂ）は第２加工機が前進した状態を示す図である。
【図５】（ａ）はパッドが後退した状態を示す図、（ｂ）は第２加工機が前進した状態を示す図である。
【図６】（ａ）は変形例に係る当接ユニットを拡大した拡大図、（ｂ）はパッドがワークに当接した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
つぎに本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、両面多軸加工機１は、ワークＷを反転させることなくワークＷの両面を加工する工作機であり、ワークＷを支持する治具２０と、ワークＷの右面に対向してその右面を加工する第１加工ユニット２と、ワークＷの左面に対向してその左面を加工する第２加工ユニット３と、を備える。
【００１８】
図１、図２に示すように、ワークＷは平板状の鋼材であり、ワークＷの中央部前よりに比較的大きな円孔２１が設けられている。なお、円孔２１は、鋳造時に形成されたものである。
治具２０は、中央に第２加工ユニット３の工具が貫通する貫通孔２２ａを有する枠体２２と、ワークＷに係止する複数の係止部２３とを備えている。そして、枠体２２と複数の係止部２３とでワークＷの外周側端部を挟持することで、ワークＷが治具２０に固定されるようになっている。
そのほか、治具２０には、治具２０を移動させるための移動装置（不図示）が設けられており、治具２０に固定されたワークＷを第１加工ユニット２と第２加工ユニット３との間に進入させることができるようになっている（図１の矢印Ａ参照）。
【００１９】
図１に示すように、第１加工ユニット２と第２加工ユニット３とのそれぞれは、スピンドルモータ（不図示）を有するベース４と、ベース４からワークＷに向かって突出する複数のスピンドル軸５と、スピンドル軸５の先端部に設けられた刃具６と、ベース４を支持してベース４を左右方向に移動させる移動装置（不図示）と、を備える。
スピンドル軸５は、ベース４に回転自在に設けられており、スピンドルモータ（不図示）の駆動によりスピンドル軸５が回転し、刃具６がワークＷを切削するように構成されている。
なお、請求項中に記載される「工具」とは、スピンドル軸５と刃具６とを組み合わせてなるものを指す。また、ワークＷの円孔２１に向かって突出する第１加工ユニット２のスピンドル軸５を第１スピンドル軸５ａと称し、ワークＷの円孔２１に向かって突出する第２加工ユニット３のスピンドル軸５を第２スピンドル軸５ｂと称する。
【００２０】
第１加工ユニット２の第１スピンドル軸５ａに設けられた刃具６ａは、ワークＷの右面であって円孔２１の周囲を切削するフライス加工用ものである（図３（ｃ）参照）。また、第１スピンドル軸５ａの刃具６ａによりフライス加工した場合、ワークＷの円孔２１の周囲には、ワークＷの厚み方向の振動が発生し易くなっている。
一方、第２加工ユニット３の第２スピンドル軸５ｂに設けられた刃具６ｂは、ワークＷの円孔２１の内周面を切削して内径を整える中ぐり加工用のものである。なお、第２加工ユニット３の刃具６ｂによる中ぐり加工の場合、切削抵抗による力がワークＷの平面方向に作用するため、ワークＷには厚み方向の振動が発生しない。
【００２１】
さらに、本実施形態の両面多軸加工機１は、ワークＷの左面に当接可能な複数の当接ユニット１０を備えている。
この当接ユニット１０は、第１スピンドル軸５ａの刃具６ａによりワークＷの右面をフライス加工している場合にその加工面の背面であるワークＷの左面に当接し、フライス加工によるワークＷの厚み方向の振動エネルギーを吸収するためものである。
このため、本実施形態の当接ユニット１０は、フライス加工が行われるワークＷの右面に対して背面側に位置する第２加工ユニット３に設置されている。
なお、上述したが第２加工ユニット３の刃具６ｂによる中ぐり加工の場合には、ワークＷには厚み方向の振動が発生しない。そのため、本実施形態では、ワークＷを挟んで第２加工ユニット３の反対側に設けられた第１加工ユニット２に当接ユニット１０が設けられておらず、第１加工ユニットの軽量化が図られている。
【００２２】
当接ユニット１０は、図３（ａ）に示すように、ベース４に固定されたシリンダ１１と、左端がシリンダ１１に固定されたバネ１３と、バネ１３の右端に固定された円盤状のパッド１４と、を備える。
シリンダ１１は、円管１２ａと、円管１２ａから右側に突出して左右方向にスライド自在なロッド１２ｂと、ロッド１２ｂをスライドさせるための動力源（不図示）とを備える。また、ロッド１２ｂが左側へスライドしている場合、ロッド１２ｂの先端に設けられたパッド１４が工具の先端面よりもベース４側に位置するように構成されている（図１参照）。このため、第２加工ユニット３の工具によりワークＷを加工している場合、当接ユニット１０がワークＷに干渉しないようになっている（図５（ｂ）参照）。
一方で、ロッド１２ｂが右側にスライドした場合には、パッド１４が工具の先端面を超えて右側に突出するように構成されている。このため、パッド１４をワークＷの左面に当接させる場合に、第２加工ユニット３の工具がワークＷに干渉しないようになっている。
なお、動力源としては、円管１２ａ内の空気圧を変化させることができるエアポンプ、円管１２ａ内の油圧を変化できる油圧ポンプ、円管１２ａ内でロッド１２ｂに連結するアクチュエータなどが挙げられるが、本発明では特に限定されない。
【００２３】
パッド１４は、ワークＷに当接してワークＷに発生している振動エネルギーを吸収するためのものである。バネ１３は、何重にも巻き回しされたコイルバネであり、一端がロッド１２ｂの先端面に固定され、他端がパッドの背面（左面）に固定されている。
【００２４】
さらに、複数の当接ユニット１０は、複数の工具間に配置されており、ワークＷの中央部に生じる振動エネルギーを吸収できるようになっている。
そして、当接ユニット１０は、図２に示すように、左右方向から見てパッド１４がワークＷの円孔２１の周縁と重なるように３つ配置されている。このため、第１加工ユニット２の刃具６ａによるフライス加工により切削される部位の背面（他面）又はその背面近傍に発生するワークＷの厚み方向の振動を効率良く吸収できるようになっている。
【００２５】
つぎに、両面多軸加工機１を用いた加工方法について、図１、図３〜図５を参照しながら説明する。
本実施形態に係る加工方法は、ワークＷを両面多軸加工機１に対し所定位置にセットする準備工程と、第１加工ユニット２によりワークＷの右面を加工する第１加工工程と、第２加工ユニット３によりワークＷの左面を加工する第２加工工程とを有している。
【００２６】
準備工程は、ワークＷを治具２０に固定し、治具２０の移動装置（不図示）によりワークＷを前進させる。これにより、図１に示すように、ワークＷが第１加工ユニット２と第２加工ユニット３との間に進入して、第１加工ユニット２と第２加工ユニット３とに挟まれた状態になる。
【００２７】
第１加工工程は、最初に、第１加工ユニット２を前進させて刃具６、６ａをワークＷの右面に近接させる（図４（ａ）の矢印Ｂ参照）。併せて、第２加工ユニット３のロッド１２ｂを右側にスライドさせてパッド１４を前進させるパッド前進工程を行う（図４（ａ）の矢印Ｃ参照）。これによれば、図４（ａ）に示すように、パッド１４が第２加工ユニット３の工具を超えて右側に突出するようになる。
【００２８】
つぎに、第２加工ユニット３を前進させて（図４（ｂ）の矢印Ｄ参照）、パッド１４をワークＷの左面に当接させるパッド当接工程を行う。これにより、図４（ｂ）に示すように、パッド１４がワークＷの左面であって円孔２１の周縁に当接するようになる（図２に参照）。
なお、パッド当接工程において、パッド１４がワークＷの左面に当接した状態からさらに第２加工ユニット３を前進してバネ１３を収縮させる（図３（ｂ）参照）。
【００２９】
つぎに、第１加工ユニット２のベース４に格納されたスピンドルモータ（不図示）を駆動してワークＷの右面を刃具６ａで切削する。
ここで、図３（ｃ）に示すように、第１加工ユニット２の刃具６ａの切削によりワークＷには、厚み方向（左右方向）の振動が発生するものの、バネ１３に押圧されたパッド１４がワークＷに振動に合わせて左右方向に移動し、パッド１４がワークＷに当接した状態を維持するようになっている。このため、パッド１４がワークＷから離間して振動エネルギーを吸収できないという事態が回避される。
【００３０】
つぎに、第２加工工程では、第１加工ユニット２を後退させる。また、併せて、図５（ａ）に示すように、ロッド１２ｂを左側にスライドさせてパッド１４を後退させ（図５（ａ）の矢印Ｅ参照）、パッド１４を複数の工具間に退避させるパッド後退工程を行う。これにより、第２加工ユニット３を前進して、刃具６、６ｂをワークＷの左面に近接させることができるようになる。
なお、パッド後退工程時の第２加工ユニット３は、パッド当接工程によって初期位置（図５（ａ）の破線で示される第２加工ユニット３）よりもワークＷ寄りに位置している。
【００３１】
つぎに、第２加工ユニット３を前進させて第２加工ユニット３の刃具６、６ｂをワークＷの円孔２１に近接させるとともに、スピンドルモータ（不図示）を駆動して工具加工工程を行う。ここで、第２加工ユニット３の位置が初期位置よりもワークＷ寄りに位置していることから、初期位置から移動させる場合に比べて第２加工ユニット３の移動時間が短縮化されている。
そして、第２加工ユニット３の刃具６ｂによる切削終了後に、第２加工ユニット３を後退させて、両面多軸加工機１を用いた加工方法が終了する。
【００３２】
以上、本実施形態に係る両面多軸加工機１によれば、第１加工ユニット２の刃具６ａにより切削された円孔２１の周縁の背面側に当接ユニット１０のパッド１４が当接できるようになっている。このため、ワークＷの加工部位に発生する振動エネルギーがパッド１４に吸収されて、ワークＷの厚み方向の振動が低減し、びびりの発生が抑えられる。
【００３３】
また、本実施形態に係る両面多軸加工機１によれば、パッド１４を支持するバネ１３が収縮し、パッド１４がワークＷから離間して振動エネルギーを吸収できないという事態を回避するようになっている。このため、パッド１４が多くの振動エネルギーを吸収し、びびりの発生がより抑えられるようになっている。
【００３４】
また、本実施形態に係る両面多軸加工機１を用いた加工方法によれば、第２加工ユニット３による加工を行う場合において、第２加工ユニット３の移動時間が短縮化されている。このため、第１加工ユニット２の加工終了後から第２加工ユニット３の加工開始までのサイクルタイムの短縮化を図ることができる。
【００３５】
以上、実施形態に係る両面多軸加工機及び両面多軸加工機１を用いた加工方法について説明したが、本発明は実施形態で説明した例に限定されない。
実施形態に係る当接ユニット１０は、第２加工ユニット３にのみ設けられていたが、第１加工ユニット２と第２加工ユニット３との両方に設けてもよい。
また、実施形態では、当接ユニット１０が３つ設けられていたが、本発明は４つ、５つであってもよく、また、びびりの発生を抑制できるのであれば１つであってもよい。
【００３６】
また、実施形態に係る当接ユニット１０は、ロッド１２ｂとパッド１４との間にバネ１３が介在し、パッド１４がワークＷとともに変位するように形成されているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図６（ａ）に示すように、ロッド１２ｂの先端にパッド１４が直接固定され、バネ１３が介在していない当接ユニット１０ａでもよい。
このような変形例に係る当接ユニット１０ａであっても、図６（ｂ）に示すように、パッド１４をワークＷの左面に当接させて、振動エネルギーを吸収させることができ、びびりの発生を抑制することができる。
また、変形例に当接ユニット１０ａによれば、パッド１４が移動（変位）しないため、パッド１４に当接するワークＷが左側に移動することが規制されて、ワークＷに発生する振動を低減させることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１      両面多軸加工機
２      第１加工ユニット
３      第２加工ユニット
５、５ａ、５ｂ  スピンドル軸
６、６ａ、６ｂ  刃具
１０、１０ａ  当接ユニット
１１    シリンダ
１３    バネ
１４    パッド
２０    治具
Ｗ      ワーク
【図１】
2015112648.tif 000003
【図２】
2015112648.tif 000004
【図３】
2015112648.tif 000005
【図４】
2015112648.tif 000006
【図５】
2015112648.tif 000007
【図６】
2015112648.tif 000008