(57)【要約】【課題】熱変位補正に係る制御が簡易となり、ひいては加工精度の更なる向上を図ることができる工作機械、及び当該工作機械における加工方法を提供する。【解決手段】本体ハウジング２１の前面及び後面に、冷却液流路２４、３１を有する冷却機構２０Ａ、２０Ｂを設置し、本体ハウジング２１の前面及び後面の熱変形を抑制するとともに、熱変形による主軸台１０の熱変位方向を、刃物台４の移動軸の１つであるＸ軸方向へ規制した。そのため、刃物台４のＸ軸方向への送り量を補正するだけで、主軸台１０の熱変位を補正することができる。したがって、主軸台１０の熱変位補正に係る制御が簡易となり、ひいては一層精度の高い加工を行うことができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体ハウジング内に主軸を有し、前記主軸の一端にワークを把持するチャック手段を有する主軸台と、工具を装着可能であるとともに、移動軸として所定の一又は複数の軸を有する刃物台とを備えており、前記主軸台が把持する前記ワークに対して、前記刃物台を所定方向へ移動させながら加工を行う工作機械であって、
前記本体ハウジングにおいて、前記刃物台の前記移動軸又は移動軸のうちの何れか１軸に平行な軸を挟んで対向する二面に、冷却液を循環させることにより当該面を夫々冷却する冷却機構を備え、前記本体ハウジングの熱変形による熱変位方向が、前記刃物台の移動軸又は移動軸のうちの前記何れか１軸に平行な方向となるようにしたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
本体ハウジング内に主軸を有し、前記主軸の一端にワークを把持するチャック手段を有する主軸台と、工具を装着可能であるとともに、移動軸として所定の一又は複数の軸を有する刃物台とを備え、
さらに、前記本体ハウジングにおいて、前記刃物台の前記移動軸又は移動軸のうちの何れか１軸に平行な軸を挟んで対向する二面に、冷却液を循環させることにより当該面を夫々冷却する冷却機構を備え、前記本体ハウジングの熱変形による熱変位方向が、前記刃物台の移動軸又は移動軸のうちの前記何れか１軸に平行な方向となるようにした工作機械における加工方法であって、
前記主軸台が把持する前記ワークに対して、前記刃物台を前記熱変位方向に平行な方向へ移動させながら、前記工具を切り込ませることを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主軸台や所定方向へ移動可能な刃物台等を有する工作機械であって、特に主軸台に冷却機構が備えられた工作機械、及び当該工作機械における加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、主軸台や刃物台等を有する工作機械においては、主軸台の熱変形を問題とし、主軸台に冷却機構が備えられることがある。たとえば、特許文献１に記載の工作機械では、主軸台内両側部に冷却液を供給することにより、主軸台の両側面を冷却可能としている。そして、当該構成により主軸台の熱変形を抑制するとともに、多少は生じてしまう熱変形による熱変位方向を所定方向（特許文献１中のＹ軸方向）に規制することで、加工精度の低下の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２２５３２５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、特許文献１に記載の工作機械によれば、確かに主軸台の熱変位方向を所定方向へ規制してはいるものの、主軸台の熱変位方向と刃物台の移動方向との関係を考慮していない。したがって、加工精度を向上するにあたり、主軸台の熱変形に起因した熱変位補正に係る制御が非常に複雑になる上、加工精度の向上にも限度があるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、熱変位補正に係る制御が簡易となり、ひいては加工精度の更なる向上を図ることができる工作機械、及び当該工作機械における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】
【０００６】
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、本体ハウジング内に主軸を有し、前記主軸の一端にワークを把持するチャック手段を有する主軸台と、工具を装着可能であるとともに、移動軸として所定の一又は複数の軸を有する刃物台とを備えており、前記主軸台が把持する前記ワークに対して、前記刃物台を所定方向へ移動させながら加工を行う工作機械であって、前記本体ハウジングにおいて、前記刃物台の前記移動軸又は移動軸のうちの何れか１軸に平行な軸を挟んで対向する二面に、冷却液を循環させることにより当該面を夫々冷却する冷却機構を備え、前記本体ハウジングの熱変形による熱変位方向が、前記刃物台の移動軸又は移動軸のうちの前記何れか１軸に平行な方向となるようにしたことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項２に記載の発明は、本体ハウジング内に主軸を有し、前記主軸の一端にワークを把持するチャック手段を有する主軸台と、工具を装着可能であるとともに、移動軸として所定の一又は複数の軸を有する刃物台とを備え、さらに、前記本体ハウジングにおいて、前記刃物台の前記移動軸又は移動軸のうちの何れか１軸に平行な軸を挟んで対向する二面に、冷却液を循環させることにより当該面を夫々冷却する冷却機構を備え、前記本体ハウジングの熱変形による熱変位方向が、前記刃物台の移動軸又は移動軸のうちの前記何れか１軸に平行な方向となるようにした工作機械における加工方法であって、前記主軸台が把持する前記ワークに対して、前記刃物台を前記熱変位方向に平行な方向へ移動させながら、前記工具を切り込ませることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、本体ハウジングにおいて対向する二面に、冷却液を循環させることにより当該面を夫々冷却する冷却機構を備えている。したがって、本体ハウジングにおける冷却機構を備えた二面の熱変形を抑制することができる。
また、冷却機構を、刃物台の移動軸又は移動軸のうちの何れか１軸に平行な軸を挟んで対向する二面に備えており、本体ハウジングの熱変形による熱変位方向が、刃物台の移動軸又は移動軸のうちの何れか１軸に平行な方向となるようにしている。そのため、刃物台の熱変位方向に平行な移動軸の送り量を補正するだけで、主軸台の熱変位を補正することができる。したがって、主軸台の熱変位補正に係る制御が簡易となり、ひいては一層精度の高い加工を行うことができる。
さらに、請求項２に記載の発明によれば、主軸台が把持するワークに対して、刃物台を熱変位方向に平行な方向へ移動させながら工具を切り込ませるため、このように平行でないものと比較して、ワークの径の違いによる加工精度のばらつきが生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】複合加工旋盤の全体を示した説明図である。
【図２】複合加工旋盤をＺ軸方向から示した説明図である。
【図３】主軸台の前面、右側面、及び上面を示した斜視説明図である。
【図４】主軸台の前面側における冷却機構内の構造を示した説明図である。
【図５】主軸台の後面、右側面、及び上面を示した斜視説明図である。
【図６】主軸台の冷却機構内を冷却液が流れる様子を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態となる複合加工旋盤及び加工方法について、図面にもとづき詳細に説明する。
【００１０】
図１は、複合加工旋盤１の全体を示した説明図であり、図２は、複合加工旋盤１をＺ軸方向から示した説明図である。
まず、複合加工旋盤１の全体の構成について説明する。複合加工旋盤１は、ベッド２と、ベッド２上においてＺ軸方向（左右方向）へスライド可能に設置された支持台３と、支持台３上においてＺ軸と直交するＹ軸方向（前後方向）へスライド可能に設置されたスライド台８と、スライド台８の前面においてＹ軸及びＺ軸と直交するＸ軸方向（上下方向）へスライド可能に設置された昇降台９とを備えてなる。そして、昇降台９の前面には、工具Ｔを装着可能な工具保持部６を有する刃物台４が設置されている。また、スライド台８の前方には、後述する主軸台１０と、Ｚ軸方向へスライド可能な心押し台１１とが設置されており、ワークＷをＺ軸に平行なＣ軸周りで回転自在に支持可能となっている。さらに、スライド台８の左方には、旋回動作により刃物台４に装着する工具を交換するための交換アーム７が設置されている。加えて、支持台３、スライド台８、昇降台９、主軸台１０、心押し台１１、及び交換アーム７等の動作を制御する図示しないＮＣ装置（制御装置）が備えられている。そして、複合加工旋盤１では、主軸台１０と心押し台１１とにより支持され、主軸１０により回転させたワークＷに対し、支持台３及びスライド台８を夫々の方向へスライドさせて位置決めした後、昇降台９をＸ軸方向へ送り、刃物台４に装着された工具ＴをワークＷの外周面へ上方から切り込ませる（すなわちＸ軸方向が工具Ｔの切り込み方向となる）ことで、ワークＷの外周面を切削加工するようになっている。尚、１２は、工具を収納するための工具マガジンである。
【００１１】
次に、主軸台１０について、図３〜図６にもとづき詳細に説明する。
図３は、主軸台１０の前面、右側面、及び上面を示した斜視説明図である。図４は、主軸台１０の前面側における冷却機構２０Ａ内の構造を示した説明図である。図５は、主軸台１０の後面、右側面、及び上面を示した斜視説明図であって、後面側における冷却機構２０Ｂ内の構造も示している。図６は、主軸台１０の冷却機構２０Ａ内を冷却液が流れる様子を示した説明図である。
【００１２】
主軸台１０は、上下方向に長い略直方体状に形成された本体ハウジング２１を有しており、該本体ハウジング２１を左右に貫通するように主軸２２が設置されている。また、本体ハウジング２１の右方には、ワークＷを把持するためのチャック手段２３が備えられており、主軸２２の右端部と連結されている。そして、本体ハウジング２１の下部における前後両面（本体ハウジング２１において、刃物台４の移動軸の１つであるＸ軸を挟んで対向する二面）に、冷却機構２０Ａ、２０Ｂが設けられている。
【００１３】
冷却機構２０Ａは、前方に開口する凹溝状の冷却液流路２４が形成されたケース体２５と、ケース体２５の前面を覆うように組み付けられる板状の蓋体２６とからなる。冷却液流路２４は、上下に蛇行しながらケース体２５の左右に亘って延設されている蛇行溝２４ａと、蛇行溝２４ａの上方をケース本体２５の左右に亘って直線状に延設されている直線溝２４ｂとからなり、蛇行溝２４ａと直線溝２４ｂとは右端部において連通している。また、蛇行溝２４ａの左端部には、冷却液流路２４内へ冷却液を供給するための供給口２９が開設されており、その供給口２９に供給管２７が接続される。一方、直線溝２４ｂの左端部には、冷却液流路２４外へ冷却液を排出するための排出口３２（図６に示す）が開設されており、その排出口３２に排出管２８が接続される。そして、冷却機構２０Ａは、ケース体２５の後面を本体ハウジング２１の前面に当接させた状態で、蓋体２６ごと本体ハウジング２１にネジ止めして固定される。
【００１４】
また、冷却機構２０Ｂは、冷却機構２０Ａと略同様に構成されており、後方に開口する凹溝状の冷却液流路３１が形成されたケース体３０と、ケース体３０の後面を覆うように組み付けられる板状の蓋体（図示せず）とからなる。冷却液流路３１は、上下に蛇行しながらケース体３０の左右に亘って延設されている蛇行溝３１ａと、蛇行溝３１ａの上方をケース本体３０の左右に亘って直線状に延設されている直線溝３１ｂとからなり、蛇行溝３１ａと直線溝３１ｂとは右端部において連通している。また、蛇行溝３１ａの左端部には供給口３２が、直線溝３１ｂの左端部には排出口（図示せず）が夫々開設されており、供給口３２には供給管２７が、排出口には排出管２８が夫々接続される。そして、冷却機構２０Ｂは、ケース体３０の前面を本体ハウジング２１の後面に当接させた状態で、蓋体ごと本体ハウジング２１にネジ止めして固定される。
なお、供給管２７及び排出管２８は、主軸台１０の近傍に設置された冷却液循環装置１５（図１に示す）に接続されている。
【００１５】
上記冷却機構２０Ａ、２０Ｂでは、冷却液循環装置１５から送られた冷却液が、供給管２７及び供給口２９、３２を介して冷却液流路２４、３１内へ供給され、図６に示すように、蛇行溝２４ａ、３１ａ内を左から右へと進んだ後、直線溝２４ｂ、３１ｂへ移って右から左へ引き返し、排出口から冷却液流路２４、３１外へ排出され、排出管２８を介して冷却液循環装置１５へ回収されることになる。そして、その過程において、本体ハウジング２１の前面及び後面における下部を冷却するようになっている。
【００１６】
以上のような構成を有する複合加工旋盤１によれば、本体ハウジング２１の前面及び後面に、冷却液流路２４、３１を有する冷却機構２０Ａ、２０Ｂを設置しているため、本体ハウジング２１の前面及び後面の熱変形を抑制することができる。
また、熱変形を抑制可能とは言え０にすることはできないものの、その熱変形による主軸台１０の熱変位方向は、刃物台４の移動軸の１つであるＸ軸方向へ規制されることになる。そのため、刃物台４のＸ軸方向への送り量（すなわち昇降台９の送り量）を補正するだけで、主軸台１０の熱変位を補正することができる。したがって、主軸台１０の熱変位補正に係る制御が簡易となり、ひいては一層精度の高い加工を行うことができる。
さらに、主軸台１０の熱変位方向と工具Ｔの切り込み方向とを平行にしているため、平行でないものと比較して、ワークＷの径の違いによる加工精度のばらつきが生じにくい。
【００１７】
なお、本発明に係る工作機械及び加工方法は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、工作機械全体の構成は勿論、冷却機構等に係る構成を、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。
【００１８】
たとえば、上記実施形態では、主軸台１０の熱変位方向を刃物台４の移動軸の１つであるＸ軸方向へ規制するように構成しているが、他の移動軸（たとえばＹ軸方向やＺ軸方向）へ規制するように構成してもよく、刃物台４の送り軸のうちの一軸のみによって主軸台１０の熱変形を補正可能という点において一定の効果を奏することができる。
また、上記実施形態では、工具Ｔの切り込み方向をＸ軸方向としているが、昇降台９のみならず支持台３やスライド台８の動きを組み合わせ、他の方向から切り込むように構成しても何ら問題はない。
【００１９】
さらに、主軸台１０の形状については、Ｚ軸をとおるＸ−Ｚ平面に対して前後で対称となるような形状としてもよく、そのような形状とすることにより、熱変形についても前後対称となり、熱変位方向をＸ軸方向へ一層規制することができるという効果がある。なお、Ｙ軸方向へ規制するに際しては、Ｚ軸をとおるＹ−Ｚ平面に対して左右で対称となるような形状とすればよい。
さらにまた、本体ハウジング２１における冷却機構２０Ａ、２０Ｂの設置位置の近傍には、図示しない温度センサを取り付ける等するとともに、本体ハウジング２１の前面及び後面の温度にもとづいて冷却液循環装置１５の動作を制御するようにし、ただ単に本体ハウジング２１の前面及び後面の温度を下げるのではなく、本体ハウジング２１の前面と後面とに温度差が生じないように冷却液循環装置１５を作動させるように構成することも可能である。
加えて、本発明は、上記複合加工旋盤のみならず、刃物台が少なくとも一軸へ移動しさえすれば他の工作機械（たとえば刃物台がＸ軸方向へしか移動しないような旋盤や刃物台と工具とを砥石台と砥石とに変えた円筒研削盤など）であっても何ら問題はない。
【符号の説明】
【００２０】
１・・複合加工旋盤（工作機械）、４・・刃物台、９・・昇降台、２０Ａ、２０Ｂ・・冷却機構、２１・・本体ハウジング、２２・・主軸、２３・・チャック手段、２４、３１・・冷却液流路、２４ａ、３１ａ・・蛇行溝、２４ｂ、３１ｂ・・直線溝、２５、３０・・ケース体、２６・・蓋体、２７・・供給管、２８・・排出管、、２９・・供給口、３２・・排出口。
【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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