(57)【要約】【課題】汎用の複合加工工作機械によって工作物に多様な形状のねじれた溝を加工することのできる複合加工工作機械およびその複合加工工作機械における加工方法を提供する。【解決手段】工作機械の主軸に対して、主軸の軸線と平行な第１の直線方向および直交する第２の直線方向に相対的に移動可能に設けられた刃物台本体と、刃物台本体に対して第１および第２の直線方向と直交する方向の旋回軸７３を中心に旋回可能に設けられた旋回刃物台７２と、主軸の回転運動、旋回軸の回りの旋回刃物台の旋回運動および刃物台本体の相対移動を制御する制御手段とを有し、制御手段は、旋回刃物台の旋回軸を中心とする旋回運動と、刃物台本体の第１の直線方向および第２の直線方向の相対移動による円弧運動とを並行しかつ同期して行うことにより、旋回刃物台に対して、旋回軸とは異なる任意の位置を中心とする旋回運動を行わせることが可能なものである。【選択図】　　　　図８
2004114238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の基体（２）に対して回転可能に設けられ、先端に工作物（１０）を取り付けるための工作物取付手段（３７）を備えた主軸（３１）と、
前記主軸（３１）に対して、前記主軸（３１）の軸線と平行な第１の直線方向、および、前記第１の直線方向と直交する第２の直線方向に相対的に移動可能に設けられた刃物台本体（７１）と、
前記刃物台本体（７１）に設けられ、かつ工具を装着可能であって、前記刃物台本体（７１）に対して前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の両方向に直交する方向に軸線を有する旋回軸（７３）を中心に旋回可能に設けられた旋回刃物台（７２）と、
前記主軸（３１）の軸線の回りの前記主軸（３１）の回転運動、前記旋回軸（７３）の軸線の回りの前記旋回刃物台（７２）の旋回運動、ならびに、前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の前記主軸（３１）と前記刃物台本体（７１）との相対移動を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記旋回刃物台（７２）の前記旋回軸（７３）を中心とする旋回運動と、前記刃物台本体（７１）の前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の相対移動による円弧運動とを並行しかつ同期して行うことにより、前記旋回刃物台（７２）に対して、前記旋回軸（７３）とは異なる任意の位置を中心とする旋回運動を行わせることが可能なものである複合加工工作機械。
【請求項２】
請求項１に記載した複合加工工作機械であって、
前記刃物台本体（７１）は、前記基体（２）に対して前記第１の直線方向および前記第２の直線方向に移動可能に設けられているものである複合加工工作機械。
【請求項３】
請求項１，２のいずれか１項に記載した複合加工工作機械であって、
前記制御手段は、前記旋回運動および前記円弧運動と並行しかつ同期する前記主軸（３１）の軸線回りの前記工作物（１０）の回転運動を行うことにより、前記工作物（１０）にねじれ溝の加工を行うことが可能なものである複合加工工作機械。
【請求項４】
請求項３に記載した複合加工工作機械であって、
前記旋回刃物台（７２）は、前記ねじれ溝の加工を行う工具として板状バイト（７７）が装着可能なものである複合加工工作機械。
【請求項５】
請求項３，４のいずれか１項に記載した複合加工工作機械であって、
前記旋回刃物台（７２）は、前記工作物（１０）に旋削加工を行う旋削工具（７５，７６，７９）が装着可能なものであり、
前記制御手段は、工作物の前記ねじれ溝の加工と前記旋削加工とを連続して行うことが可能なものである複合加工工作機械。
【請求項６】
請求項５に記載した複合加工工作機械であって、
前記旋回刃物台（７２）は、前記ねじれ溝の加工を行う工具を着脱可能に装着する第１の装着部（４３）と、前記旋削加工を行う旋削工具を着脱可能に装着する第２の装着部とを少なくとも備えたものである複合加工工作機械。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１項に記載した複合加工工作機械であって、
前記旋回刃物台（７２）は、前記ねじれ溝の荒加工を行うミーリング工具（７８）および前記ねじれ溝の仕上げ加工を行う板状バイト（７７）が少なくとも装着可能なものである複合加工工作機械。
【請求項８】
請求項７に記載した複合加工工作機械であって、
前記旋回刃物台（７２）は、回転可能な工具主軸（４０）を備えたものであり、
前記工具主軸（４０）の先端部には工具装着部（４３）が設けられており、
前記工具装着部（４３）は、前記ミーリング工具（７８）および前記板状バイト（７７）が装着可能なものである複合加工工作機械。
【請求項９】
請求項８に記載した複合加工工作機械であって、
前記工具装着部（４３）は、前記板状バイト（７７）が装着された場合に前記板状バイト（７７）が前記工具主軸（４３）の回りに回転することを規制する回転規制手段（４３ｄ）を備えたものである複合加工工作機械。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載した複合加工工作機械であって、
前記工作物取付手段（３７）は、前記主軸（３１）の軸線上の前方側に、前記主軸（３１）から所定距離だけ離間した位置に前記工作物を取り付け可能なものであり、
前記旋回刃物台（７２）の前記旋回軸（７３）を中心とする旋回運動と、前記刃物台本体（７１）の前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の相対運動による円弧運動とを並行しかつ同期して行うことにより、前記旋回刃物台（７２）に対して、前記旋回軸（７３）とは異なる任意の位置を中心とする旋回運動を行わせたとき、前記基体（２）に設けられ加工領域内で発生した飛散物が加工領域の外部に飛散しないようにしたスプラッシュガード（９０，９０ａ）または前記基体（２）自体と、前記旋回刃物台（７２）とが干渉しないようにしたことを特徴とする複合加工工作機械。
【請求項１１】
工作機械の基体（２）に対して回転可能に設けられ、先端に工作物を取り付けるための工作物取付手段（３７）を備えた主軸（３１）と、
前記主軸（３１）に対して、前記主軸（３１）の軸線と平行な第１の直線方向、および、前記第１の直線方向と直交する第２の直線方向に相対的に移動可能に設けられた刃物台本体（７１）と、
前記刃物台本体（７１）に設けられ、かつ工具（７７，７８）を装着可能であって、前記刃物台本体（７１）に対して前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の両方向と直交する方向に軸線を有する旋回軸（７３）を中心に旋回可能に設けられた旋回刃物台（７２）とを備えた複合加工工作機械における加工方法であって、
前記旋回刃物台（７２）に装着された前記工具（７７，７８）に行わせる旋回運動の中心位置（Ｍ）を、前記旋回軸（７３）とは異なる任意の位置に設定する手順と、
前記工具（７７，７８）に前記旋回運動を行わせるために必要な、前記刃物台本体（７１）の前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の相対移動による円弧運動を求める手順と、
前記旋回刃物台（７２）に前記旋回軸（７３）を中心とする旋回運動を行わせるとともに、前記旋回刃物台（７２）の前記旋回運動に並行しかつ同期して、前記刃物台本体（７１）に前記円弧運動を行わせ、前記工具（７７，７８）に前記中心位置（Ｍ）を中心とする前記旋回運動を行わせて前記工作物（１０）に加工を行う手順とを有する複合加工工作機械における加工方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載した複合加工工作機械における加工方法であって、
前記円弧運動を求める手順は、
前記工具（７７，７８）に行わせる旋回運動の中心位置（Ｍ）から前記工具（７７，７８）の先端位置までの第１の寸法を設定する手順と、
前記旋回運動の中心位置（Ｍ）から前記旋回軸（７３）の中心位置までの第２の寸法を求める手順と、
前記工具（７７，７８）に行わせる旋回運動の開始角度位置および終了角度位置と前記第２の寸法とから、前記円弧運動の半径、開始位置および終了位置とを求める手順とを有するものである複合加工工作機械における加工方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載した複合加工工作機械における加工方法であって、
前記工作物（１０）に加工を行う手順は、前記旋回運動および前記円弧運動と並行しかつ同期する前記主軸（３１）の軸線回りの前記工作物（１０）の回転運動を伴い、前記工作物（１０）にねじれ溝の加工を行うものである複合加工工作機械における加工方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載した複合加工工作機械における加工方法であって、
前記工作物（１０）に加工を行う手順は、前記工作物（１０）の回転運動に対して位相関係の異なる前記旋回運動および前記円弧運動を行い、前記工具（７７，７８）の刃部の幅以上の溝幅の溝加工を行うものである複合加工工作機械における加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転可能な主軸先端の工作物取付手段に保持した工作物を、旋回運動および２方向以上の直線運動が可能な旋回刃物台に装着した工具によって加工する複合加工工作機械およびその複合加工工作機械における加工方法に関するものであり、詳しくは、工作物に多様な形状のねじれた溝を加工することのできる複合加工工作機械およびその複合加工工作機械における加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作物に複雑な形状のねじれ溝を加工する方法としては、後記の特許文献１、特許文献２等に記載された技術が知られている。特許文献１には、工作物を回転させるとともに工具を旋回させてスクリューコンプレッサのねじれ溝を加工する方法が記載されている。しかし、この方法を実施するための工作機械は専用機となり、溝幅、溝半径（工具旋回半径）、溝断面形状等を任意に設定することは困難であった。また、このような加工を行うために専用機を導入する必要があるため、加工コストの増大を招いていた。
【０００３】
特許文献２には、工作物を回転させるとともにテーブルを旋回させ、さらに工具をＸ軸およびＹ軸方向に移動させてローラギヤカムのカム溝を加工する方法が記載されている。しかし、ここにはテーブルの旋回、工具のＸ軸およびＹ軸方向移動を具体的にどのように行って所望形状の溝加工を行うのかが記載されておらず、実際に溝加工を行うためにどのようなＮＣ加工プログラムが必要となるのかも不明であった。したがって、所望形状を加工するための工具の運動軌跡等をコンピュータ等によって計算する必要があり、その計算結果から実際のＮＣ加工プログラムを作成する必要があった。
【０００４】
【特許文献１】
特表平６−５０６６４０号公報
【特許文献２】
特許第３１７０７９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、工作物に複雑な形状のねじれ溝を加工するには、従来は、専用機を必要として加工コストの増大を招いたり、溝幅、溝半径、溝断面形状等を任意に設定することが困難であったりした。また、テーブルの旋回と工具のＸＹ軸移動とを組み合わせて溝加工を行うものでは、工具の運動経路の算出が複雑になるという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、汎用の複合加工工作機械によって工作物に多様な形状のねじれた溝を加工することのできる複合加工工作機械およびその複合加工工作機械における加工方法に関するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の複合加工工作機械は、工作機械の基体に対して回転可能に設けられ、先端に工作物を取り付けるための工作物取付手段を備えた主軸と、前記主軸に対して、前記主軸の軸線と平行な第１の直線方向、および、前記第１の直線方向と直交する第２の直線方向に相対的に移動可能に設けられた刃物台本体と、前記刃物台本体に設けられ、かつ工具を装着可能であって、前記刃物台本体に対して前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の両方向に直交する方向に軸線を有する旋回軸を中心に旋回可能に設けられた旋回刃物台と、前記主軸の軸線の回りの前記主軸の回転運動、前記旋回軸の軸線の回りの前記旋回刃物台の旋回運動、ならびに、前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の前記主軸と前記刃物台本体との相対移動を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記旋回刃物台の前記旋回軸を中心とする旋回運動と、前記刃物台本体の前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の相対移動による円弧運動とを並行しかつ同期して行うことにより、前記旋回刃物台に対して、前記旋回軸とは異なる任意の位置を中心とする旋回運動を行わせることが可能なものである。
【０００８】
また、上記の複合加工工作機械において、前記刃物台本体は、前記基体に対して前記第１の直線方向および前記第２の直線方向に移動可能に設けられているものであることが好ましい。
【０００９】
また、上記の複合加工工作機械において、前記制御手段は、前記旋回運動および前記円弧運動と並行しかつ同期する前記主軸の軸線回りの前記工作物の回転運動を行うことにより、前記工作物にねじれ溝の加工を行うことが可能なものであることが好ましい。
【００１０】
また、上記の複合加工工作機械において、前記旋回刃物台は、前記ねじれ溝の加工を行う工具として板状バイトが装着可能なものであることが好ましい。
【００１１】
また、上記の複合加工工作機械において、前記旋回刃物台は、前記工作物に旋削加工を行う旋削工具が装着可能なものであり、前記制御手段は、工作物の前記ねじれ溝の加工と前記旋削加工とを連続して行うことが可能なものであることが好ましい。
【００１２】
また、上記の複合加工工作機械において、前記旋回刃物台は、前記ねじれ溝の加工を行う工具を着脱可能に装着する第１の装着部と、前記旋削加工を行う旋削工具を着脱可能に装着する第２の装着部とを少なくとも備えたものであることが好ましい。
【００１３】
また、上記の複合加工工作機械において、前記旋回刃物台は、前記ねじれ溝の荒加工を行うミーリング工具および前記ねじれ溝の仕上げ加工を行う板状バイトが少なくとも装着可能なものであることが好ましい。
【００１４】
また、上記の複合加工工作機械において、前記旋回刃物台は、回転可能な工具主軸を備えたものであり、前記工具主軸の先端部には工具装着部が設けられており、前記工具装着部は、前記ミーリング工具および前記板状バイトが装着可能なものであることが好ましい。
【００１５】
また、上記の複合加工工作機械において、前記工具装着部は、前記板状バイトが装着された場合に前記板状バイトが前記工具主軸の回りに回転することを規制する回転規制手段を備えたものであることが好ましい。
【００１６】
また、上記の複合加工工作機械において、前記工作物取付手段は、前記主軸の軸線上の前方側に、前記主軸から所定距離だけ離間した位置に前記工作物を取り付け可能なものであり、前記旋回刃物台の前記旋回軸を中心とする旋回運動と、前記刃物台本体の前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の相対運動による円弧運動とを並行しかつ同期して行うことにより、前記旋回刃物台に対して、前記旋回軸とは異なる任意の位置を中心とする旋回運動を行わせたとき、前記基体に設けられ加工領域内で発生した飛散物が加工領域の外部に飛散しないようにしたスプラッシュガードまたは前記基体自体と、前記旋回刃物台とが干渉しないようにすることが好ましい。
【００１７】
また、本発明の複合加工工作機械における加工方法は、工作機械の基体に対して回転可能に設けられ、先端に工作物を取り付けるための工作物取付手段を備えた主軸と、前記主軸に対して、前記主軸の軸線と平行な第１の直線方向、および、前記第１の直線方向と直交する第２の直線方向に相対的に移動可能に設けられた刃物台本体と、前記刃物台本体に設けられ、かつ工具を装着可能であって、前記刃物台本体に対して前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の両方向と直交する方向に軸線を有する旋回軸を中心に旋回可能に設けられた旋回刃物台とを備えた複合加工工作機械における加工方法であって、前記旋回刃物台に装着された前記工具に行わせる旋回運動の中心位置を、前記旋回軸とは異なる任意の位置に設定する手順と、前記工具に前記旋回運動を行わせるために必要な、前記刃物台本体の前記第１の直線方向および前記第２の直線方向の相対移動による円弧運動を求める手順と、前記旋回刃物台に前記旋回軸を中心とする旋回運動を行わせるとともに、前記旋回刃物台の前記旋回運動に並行しかつ同期して、前記刃物台本体に前記円弧運動を行わせ、前記工具に前記中心位置を中心とする前記旋回運動を行わせて前記工作物に加工を行う手順とを有するものである。
【００１８】
また、上記の複合加工工作機械における加工方法において、前記円弧運動を求める手順は、前記工具に行わせる旋回運動の中心位置から前記工具の先端位置までの第１の寸法を設定する手順と、前記旋回運動の中心位置から前記旋回軸の中心位置までの第２の寸法を求める手順と、前記工具に行わせる旋回運動の開始角度位置および終了角度位置と前記第２の寸法とから、前記円弧運動の半径、開始位置および終了位置とを求める手順とを有するものであることが好ましい。
【００１９】
また、上記の複合加工工作機械における加工方法において、前記工作物に加工を行う手順は、前記旋回運動および前記円弧運動と並行しかつ同期する前記主軸の軸線回りの前記工作物の回転運動を伴い、前記工作物にねじれ溝の加工を行うものであることが好ましい。
【００２０】
また、上記の複合加工工作機械における加工方法において、前記工作物に加工を行う手順は、前記工作物の回転運動に対して位相関係の異なる前記旋回運動および前記円弧運動を行うようにして、前記工具の刃部の幅以上の溝幅の溝加工を行うこともできる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の複合加工工作機械１の全体構成を示す図である。複合加工工作機械１の基体としてのベッド２には、主軸台３が固定配置されている。主軸台３には、工作物を回転駆動するための主軸３１が回転可能に設けられている。主軸３１はその中心軸線が水平方向となるように配置されており、その中心軸線方向が直交座標系のＺ軸方向とされている。
【００２２】
そして、主軸３１の先端には工作物を取り付けるための工作物取付手段３７が固定されている。主軸３１は、工作物取付手段３７に工作物を取り付けた状態で、ビルトイン型の主軸モータ（図示せず）によって回転駆動される。また、主軸３１の回転運動の制御を行うＮＣ装置（図示せず）は、旋削加工するために主軸３１の連続回転を行う機能と、主軸３１をＣ軸方向（Ｚ軸の周り方向）の正逆方向に回転・位置決めする機能とを備えている。
【００２３】
ベッド２に形成された前方を向く垂直面には、Ｚ軸方向に２本の心押台ガイドレール２１，２１が固定配置されている。この心押台ガイドレール２１，２１には、心押台３４がＺ軸方向に移動可能に支持されている。心押台ガイドレール２１，２１の間には送りねじ２２が軸受部２３ａ，２３ｂによって回転可能に支持されている。軸受部２３ｂには心押台移動モータ２３が取り付けられている。心押台移動モータ２３の出力軸と送りねじ２２とは連結部材（図示せず）で連結されている。
【００２４】
また、心押台３４にはボールナット（図示せず）が固定されており、送りねじ２２およびボールナットがボールねじ機構を構成している。心押台３４は、心押台移動モータ２３およびボールねじ機構によって、Ｚ軸方向に移動および位置決めされる。心押台３４には、主軸３１と対向して、工作物を主軸３１の反対側から支持するための心押軸３５が回転可能に設けられている。
【００２５】
ベッド２の水平な上面には、２本のＺ軸ガイドレール２４がＺ軸方向に固定配置されている。そのＺ軸ガイドレール２４には、サドル５がＺ軸方向に移動可能に設置されている。サドル５の下面には、図示しないボールナットおよびＺ軸送りねじからなるボールねじ機構が配置されている。そのＺ軸送りねじをＺ軸送りモータ（図示せず）によって回転駆動することにより、サドル５をＺ軸方向に移動させることができる。
【００２６】
そして、サドル５の上面には、２本のＹ軸ガイドレール５１が各々水平に固定配置されている。Ｙ軸ガイドレール５１の方向は、Ｙ軸方向であり、Ｚ軸と直交する方向である。なお、ここではＹ軸ガイドレール５１が水平に配置されているが、Ｙ軸ガイドレールは水平である必要はなく、傾斜して配置されていてもよい。各Ｙ軸ガイドレール５１には、ボールガイド本体５２が移動可能に設けられている。Ｙ軸ガイドレール５１とボールガイド本体５２は直動ころがり案内を構成する。
【００２７】
ボールガイド本体５２上には、コラム６が搭載されている。コラム６は、サドル５上をＹ軸方向に移動可能である。コラム６の下面には、図示しないボールナットおよびＹ軸送りねじからなるボールねじ機構が配置されている。そのＹ軸送りねじをＹ軸送りモータ（図示せず）によって回転駆動することにより、コラム６をＹ軸方向に移動させることができる。
【００２８】
コラム６の前面側には刃物台７が配置されている。刃物台７は刃物台本体７１と旋回刃物台７２とから構成されている。コラム６の前面側の垂直面には、２本のＸ軸ガイドレール６１が垂直方向に固定配置されている。Ｘ軸ガイドレール６１の方向は、Ｘ軸方向であり、Ｙ軸およびＺ軸に直交する方向である。２本のＸ軸ガイドレール６１が垂直平面内に配置されているので、切削時の切粉の排出が効率よく行える。各Ｘ軸ガイドレール６１上には、ボールガイド本体（図示せず）が移動可能に設けられており、このボールガイド本体上には、刃物台本体７１が搭載されている。刃物台本体７１は、コラム６前面をＸ軸方向すなわち垂直方向に移動可能である。また、刃物台本体７１には、旋回可能に旋回刃物台７２が配置されている。
【００２９】
刃物台本体７１の後面側には、ボールナット（図示せず）が固定配置されている。そのボールナットには、Ｘ軸送りねじ６２が螺合されており、ボールナットおよびＸ軸送りねじ６２がボールねじ機構を構成している。Ｘ軸送りねじ６２は軸受部６２ａ，６２ｂによって回転可能に支持され、軸受部６２ａ，６２ｂはコラム６に設けられている。Ｘ軸送りねじ６２とＸ軸送りモータ（図示せず）の出力軸には、歯付プーリ・歯付ベルト機構が設けられており、Ｘ軸送りモータによってＸ軸送りねじ６２が回転駆動される。
【００３０】
Ｘ軸送りモータを駆動して、Ｘ軸送りねじ６２を回転させることにより、刃物台本体７１および旋回刃物台７２をＸ軸方向に移動させることができる。なお、以上のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動機構において、Ｘ軸送りモータ、Ｙ軸送りモータ、Ｚ軸送りモータおよび心押台移動モータとしては、例えば、サーボモータのような制御モータが使用される。そして、これらの各モータはＮＣ装置によって制御される。また、各軸の案内部としては、直動ころがり案内やすべり案内等の任意の案内機構が使用できる。
【００３１】
旋回刃物台７２は、刃物台本体７１に対して、Ｙ軸と平行な方向に設けられた旋回軸７３を中心として旋回可能に設けられている。この旋回刃物台７２の旋回運動は、ＮＣ装置によってＢ軸移動として制御が行われる。Ｂ軸の駆動機構は、Ｂ軸送りモータ（図示せず）の駆動力をローラギヤカム機構、ウォーム・ウォームホイール機構などの伝達機構を介して旋回刃物台７２に伝達し、旋回軸７３を中心として旋回動作させるものである。Ｂ軸送りモータとしては、例えば、サーボモータのような制御モータが使用される。このＢ軸移動は、旋回軸７３の回りの１８０度の範囲で任意の角度位置に移動および位置決めが可能である。すなわち、旋回刃物台７２に取り付けられた工具を任意の方向に旋回移動および位置決めすることができる。
【００３２】
また、旋回刃物台７２には、中心軸線Ｔを有する工具主軸４０（図２参照）が回転可能に設けられている。工具主軸４０の先端部には工具装着部４３が設けられており、この工具装着部４３には自動工具交換装置８の交換アーム８ａによって板状バイト７７等の種々の工具が自動的に着脱される。すなわち、工具を自動交換することができる。交換して使用する工具は工具マガジン８ｂに収納されている。工具主軸４０は、旋回刃物台７２に内蔵されたビルトインモータ（図示せず）によって回転駆動される。
【００３３】
旋回刃物台７２の側面には、旋削用のバイト７５，７６が工具取付部材を介して取り付けられている。バイト７５，７６は、自動工具交換装置８によって自動交換することはできないが、その代わりに支持剛性が大きく、撓みや振動等を減少させて高精度の旋削加工を行うことが可能である。これらのバイト７５，７６は、高精度の旋削加工を行うために設けることが好ましいが、なくてもよい。
【００３４】
ベッド２には、スプラッシュガード９０，９０ａが取り付けられている。スプラッシュガード９０，９０ａは、加工領域９１において発生する切り屑や切削油剤等の飛散物が加工領域９１外に飛散しないように、加工領域９１を覆うように設けられている。
【００３５】
図２および図３は、工具主軸４０および工具装着部４３の構成を示す拡大断面図である。図２は、工具装着部４３に板状バイト７７等の非回転工具を装着した状態を示すものである。工具装着部４３の装着口４３ａには、板状バイト７７のツールシャンクのシャンク部４５が挿入され、シャンク部４５の後端部はドローバー４３ｂによって装着口４３ａ内に引き込まれる。そして、ドローバー４３ｂの引っ張り力により、シャンク部４５が装着口４３ａに密着固定される。
【００３６】
また、板状バイト７７のツールシャンクのフランジ部には係止凹部４８が設けられており、工具主軸４０の先端面には係合キー４３ｃが設けられている。また、係合キー４３ｃに近接する旋回刃物台７２側には、非回転工具用の回り止めキー４３ｄが設けられている。工具装着部４３に板状バイト７７のツールシャンクを装着する前に、係合キー４３ｃと回り止めキー４３ｄとが同位相になるように、工具主軸４０の軸回りの角度位置を位置決めする。板状バイト７７を工具装着部４３に装着すると、係止凹部４８に回転規制手段としての回り止めキー４３ｄが嵌入し、板状バイト７７の軸回りの回動を阻止する。このとき係止凹部４８には係合キー４３ｃも嵌入している。
【００３７】
図３は、工具装着部４３にエンドミル７８等の回転工具を装着した状態を示す。工具装着部４３の装着口４３ａには、エンドミル７８のツールシャンクのシャンク部４５が挿入され、シャンク部４５の後端部はドローバー４３ｂによって装着口４３ａ内に引き込まれる。そして、ドローバー４３ｂの引っ張り力により、シャンク部４５が装着口４３ａに密着固定される。
【００３８】
エンドミル７８のフランジ部のシャンク部側の部分７８ａは、回り止めキー４３ｄとは係合しない形状に形成されている。また、この部分７８ａは、係合凹部４６が設けられている。工具装着部４３にエンドミル７８のツールシャンクを装着すると、係合凹部４６に係合キー４３ｃが嵌入し、エンドミル７８のツールシャンクと工具主軸４０との軸回りの相対的位置を固定する。すなわち、エンドミル７８のツールシャンクは工具主軸４０と一体的に回転する。したがって、エンドミル７８は、回り止めキー４３ｄとは係合せず、工具主軸４０によって回転駆動することができる。
【００３９】
なお、図２および図３において、係合キー４３ｃ、回り止めキー４３ｄ、係合凹部４６、係止凹部４８は１箇所のみ示されているが、これらは円周上１８０度対向した位置に２箇所設けてもよく、また３箇所以上設けてもよい。また、回転規制手段は、旋回刃物台７２側に工具主軸４０に対して係脱可能な位置決め部材を設け、工具主軸４０の被係合部に位置決め部材を係合させることにより、工具主軸４０および板状バイト７７の軸回りの回動を阻止するものや、旋回刃物台７２と工具主軸４０との間に係脱可能な一対のカップリングを設け、カップリングを係合させることにより、工具主軸４０および板状バイト７７の軸回りの回動を阻止するものなどであってもよい。
【００４０】
さらに、ここではツールシャンクの内周溝にドローバー４３ｂのボールを係合させてシャンク部４５を装着口４３ａ密着固定させているが、ツールシャンクにプルスタッドを固定し、このプルスタッドをコレット式引っ張り機構やボール式引っ張り機構で引っ張ることにより密着固定させるものなどであってもよい。
【００４１】
次に、図１５を参照して、工作物取付手段３７の構成を説明する。図１５は、工作物取付手段３７に工作物１０を取り付けた状態を示す拡大断面図である。主軸３１および工作物取付手段３７内には、ドローバー３７ｂが進退可能に設けられている。また、主軸３１の後部には、チャックシリンダ３７ｃ（図１参照）が設けられている。ドローバー３７ｂはチャックシリンダ３７ｃによって駆動されて移動する。なお、ドローバー３７ｂは、常時、ばね部材により主軸３１後方側に付勢されてクランプ状態とされ、アンクランプ状態とするときにのみチャックシリンダ３７ｃに押圧されるものであってもよい。
【００４２】
工作物取付手段３７の前端には、テーパ穴部を有する工作物装着部３７ｄが設けられている。工作物１０は、取付部材３７ａにボルトで固定されている。取付部材３７ａにはテーパ軸部が形成されている。工作物装着部３７ｄのテーパ穴部に、取付部材３７ａのテーパ軸部が挿入され、取付部材３７ａがドローバー３７ｂによって工作物装着部３７ｄに引き込まれる。そして、ドローバー３７ｂの引っ張り力によって取付部材３７ａが工作物装着部３７ｄに密着固定される。
【００４３】
図１６は、工作物取付手段の他の形態を示す図である。この形態では、主軸３１の先端側にチャック３２が設けられている。工作物１０は取付部材３３（取付治具）の先端側に固定されており、この取付部材３３の後方側をチャック３２の把持爪により把持している。ここでは、チャック３２および取付部材３３が工作物取付手段を構成している。
【００４４】
このように、工作物取付手段は、主軸３１の軸線上の前方側に、主軸３１から所定距離だけ離間した位置に工作物１０を取り付け可能なものであればよい。工作物取付手段をこのように構成することにより、旋回刃物台７２が図示のように旋回した場合でも、スプラッシュガード９０ａやベッド２と、旋回刃物台７２とが干渉することがない。
【００４５】
図４は、本発明の複合加工工作機械１によって加工するねじれ溝の形状の一例を示す図である。略円筒形の工作物１０の外周面に所定の溝幅、および断面形状のねじれ溝１１が複数本形成されている。これらのねじれ溝１１の深さは、工作物１０の軸方向に対して変化している。このようなねじれ溝の加工は、ポンプのロータやローラカムシャフト等の製造に必要である。例えば、ポンプに使用されるねじれ溝の形状は、ポンプの仕様すなわちポンプの各部材の寸法、配置等に従って要求されるものであり、種々のバリエーションがある。
【００４６】
図５は、工作物１０のねじれ溝１１の加工方法を示す図である。工作物１０は、中心軸線１０ｃに沿って中央孔１２等を有し、全体形状は略円筒状を呈する。その工作物１０を中心軸線１０ｃの回りに所定の一定速度で回転させながら、それと並行しかつ同期して、板状バイト７７等の工具によりねじれ溝の加工を行う。板状バイト７７の運動は、工具の旋回中心Ｍを中心とする一定速度の旋回運動である。板状バイト７７は、図示のように、工具の旋回中心Ｍを中心として、工具の中心軸線が符号Ｔ１で示す角度位置から符号Ｔ２で示す角度位置となるまで旋回させる。
【００４７】
工具の旋回中心Ｍの位置と、旋回中心Ｍから工具刃先までの距離すなわち工具刃先の旋回半径ｒとにより工具の旋回運動が決定される。工具の旋回中心Ｍの位置は、工作物１０の中心軸線１０ｃと旋回中心Ｍとの間の距離ａによって表される。図５に示す方法で加工されるねじれ溝の形状は、工作物１０の中心軸線１０ｃ回りの回転運動（Ｃ軸回転運動）、工具の旋回運動および工具形状によって決まる。したがって、工具の旋回中心Ｍの位置を任意の位置に設定することができれば、種々の形状のねじれ溝の加工を行うことができる。
【００４８】
図６は、複合加工工作機械１によるねじれ溝の加工状態を示す図である。図６を参照にして、旋回中心Ｍを中心とした工具の旋回運動をどのようにして実現するかを説明する。旋回刃物台７２は、刃物台本体７１に対して旋回軸７３を中心として旋回可能であるから、工具の中心軸線Ｔの方向を任意の方向に向けることができる。また、刃物台本体７１は、工作物１０に対してＸ，Ｚ軸方向に移動可能であるから、旋回中心Ｍが常に一定の位置に止まるように刃物台本体７１を移動制御することができる。
【００４９】
刃物台本体７１が旋回中心Ｍを中心とした旋回運動を行うためには、図から分かるように刃物台本体７１および旋回軸７３が旋回中心Ｍを中心とする円弧運動を行う必要がある。言い換えれば、旋回軸７３の回りの旋回刃物台７２の旋回運動（Ｂ軸旋回運動）と、刃物台本体７１のＸ，Ｚ軸における円弧運動とを並行してかつ同期して行うことにより、旋回刃物台７２および工具に旋回中心Ｍを中心とする旋回運動を行わせることができる。
【００５０】
旋回軸７３の中心が通る円弧軌跡の始点Ｐと終点ＱのＸ，Ｚ軸座標をＰ（ｘｐ，ｚｐ）、Ｑ（ｘｑ，ｚｑ）とすると、始点Ｐの座標値は始点ＰにおけるＢ軸旋回角度により計算することができ、終点Ｑの座標値は終点ＱにおけるＢ軸旋回角度により計算することができる。具体的な計算方法は後述する。工具の旋回中心Ｍを中心とする旋回運動と、工作物１０のＣ軸回転運動とを並行してかつ同期して行うことにより、工作物１０に所定形状のねじれ溝の加工を行うことができる。
【００５１】
実際に加工を行うには、工作物１０を工作物取付手段３７に固定する。工作物取付手段３７は主軸３１の前部に固定されている。また、加工領域９１から主軸台３側に切り屑や切削油剤等が飛散するのを防止するために、スプラッシュガード９０ａ（仕切りカバー）が設けられている。主軸３１の軸線方向前方に延びた工作物取付手段３７を使用するのは、旋回刃物台７２とスプラッシュガード９０ａ等が干渉するのを避けるためである。また、工作物１０の工作物取付手段３７と反対側の端部は、心押台３４の心押軸３５に固定された支持部３６によって支持されている。支持部３６は、工作物１０の中央孔１２に係合して工作物１０を支持可能な形状に形成されている。
【００５２】
工具ｔとして、まず回転工具であるエンドミルを装着し、工作物１０のＣ軸回転運動と、工具ｔの旋回中心Ｍを中心とする旋回運動を同期して行ってねじれ溝の荒加工を行う。次に、工具ｔを板状バイトに自動交換して、工作物１０のＣ軸回転運動と、工具ｔの旋回中心Ｍを中心とする旋回運動を同期して行ってねじれ溝の仕上げ加工を行う。板状バイトによる仕上げ加工については、後に詳しく説明する。
【００５３】
図７は、工作物１０に対するねじれ溝以外の部位の加工状態を示す図である。ねじれ溝以外の部位の加工は、エンドミル、板状バイトによるねじれ溝の加工の前に行うことが好ましい。旋回刃物台７２の工具装着部４３に内径加工用バイト７９のツールシャンク等を自動工具交換装置８で工具交換して装着する。そして、旋回刃物台７２を図７の符号７２ｂで示す位置等に移動させ、旋回刃物台７２の工具装着部４３に装着した内径加工用バイト７９により工作物１０の中央孔１２端部の旋削荒加工等を行う。また、工具装着部４３に外径加工用バイトのツールシャンクを装着するとともに、旋回刃物台７２を９０度旋回させた状態にし、工作物１０の外周部の旋削荒加工等を行ってもよい。
【００５４】
次に、旋回刃物台７２を符号７２ａで示した位置に移動させ、旋回刃物台７２の一方の側面に固定したバイト７６により工作物１０の中央孔１２端面等の旋削仕上げ加工を行う。なお、このときには心押台３４は待避位置に待避させておく。さらに、旋回刃物台７２を図７の実線で示す位置に移動させ、旋回刃物台７２の他方の側面に固定したバイト７５によって工作物１０の外周部等の旋削仕上げ加工を行う。
【００５５】
なお、工作物１０の端部の旋削仕上げ加工、中央孔１２の旋削仕上げ加工等は、ねじれ溝の荒加工後、または、ねじれ溝の仕上げ加工後に行ってもよい。また、旋削加工は、外周面、端面、内周面の加工の一部のみを行うものであってもよい。
【００５６】
以上のように、本発明の複合加工工作機械１によれば、種々の形状のねじれ溝の加工を行うことができる。また、工作物１０に対するねじれ溝の加工だけでなく、ねじれ溝の加工の前後に工作物１０の他の部位の加工も連続して行うことができる。これにより、工作物の加工能率を大幅に向上させることができる。これは、専用機によるねじれ溝の加工では、実現することのできない利点である。
【００５７】
図８から図１０は、板状バイト７７によるねじれ溝の仕上げ加工の詳しい手順を示す図である。工作物１０にはエンドミルによって既にねじれ溝の荒加工が施されている。その荒加工状態のねじれ溝に対して、工具である板状バイト７７の切込量を段階的に増加させて仕上げ加工を行う。図８は、工具の先端部が工作物１０に対して切り込まない状態を示すものである。工作物１０の中心軸から工具の旋回中心Ｍまでの距離ａはねじれ溝の形状を指定するためのパラメータとして設定されている。
【００５８】
旋回刃物台７２の旋回軸７３の中心から、工具装着部４３の装着基準面までの距離が符号ｉで示されている。距離ｉは、旋回刃物台７２すなわち複合加工工作機械１に固有の値であり、加工中に変化することはない。距離ｉの値は、複合加工工作機械１を制御するＮＣ装置中のメモリの所定領域に記憶されている。工具装着部４３の装着基準面から、工具の刃先先端までの距離は符号ｈで示されている。距離ｈは、工具の固有の値である。工具交換を行った際に、ＮＣ装置中のメモリの所定領域に現在の工具に対する距離ｈの値が設定される。
【００５９】
距離ｇ０は、工具の刃先先端が工作物１０の中心軸線１０ｃに最も接近したときの、工具の刃先先端と工作物１０の中心軸線１０ｃとの距離である。距離ｇ０は、工作物１０の半径よりも所定量大きくなるように選ばれている。距離ｒ０は、工具の刃先先端と旋回中心Ｍとの距離であり、工具の刃先先端が描く円弧の半径である。距離ａは、工作物１０の中心軸線１０ｃと工具の旋回中心Ｍとの間の距離であり、部品の加工図面に指示される寸法である。
【００６０】
距離ａ、距離ｇ０、距離ｒ０は、ａ＝ｒ０＋ｇ０の関係がある。これにより、距離ｇ０と距離ｒ０は、一方から他方が求められる。距離ｅ０は、旋回軸７３の中心と旋回中心Ｍとの距離であり、旋回軸７３の中心が描く円弧の半径である。図８から、距離ｅ０は次式で求められる。
ｅ０＝ｉ＋ｈ−ｒ０
【００６１】
ここで、ａ＝ｒ０＋ｇ０であるから、上式は次式のようにも書ける。すなわち、距離ｅ０を距離ｇ０から求めることもできる。
ｅ０＝ｉ＋ｈ＋ｇ０−ａ
【００６２】
工具の旋回中心Ｍの（Ｘ座標，Ｚ座標）は、（ａ，ｚｍ）であるとする。なお、旋盤やターニングセンタのＮＣ加工プログラムでは、通常、工作物１０の中心軸線１０ｃがＸ座標軸の０位置であり、主軸３１に対して刃物台７が離れていく方向を各々＋Ｘ方向、＋Ｚ方向（図１参照）としているので、これに基づいて説明を行う。
【００６３】
旋回刃物台７２の旋回軸７３は、位置Ｐ０で示される始点から位置Ｑ０で示される終点まで円弧運動を行うように制御される。始点Ｐ０における工具の中心軸と垂直線（中心軸線１０ｃと直交する直線）とのなす角度をθ１とし、終点Ｑ０における工具の中心軸と垂直線とのなす角度をθ２とする。始点Ｐ０の（Ｘ座標，Ｚ座標）を（ｘｐ０，ｚｐ０）とし、終点Ｑ０の（Ｘ座標，Ｚ座標）を（ｘｑ０，ｚｑ０）とする。始点Ｐ０と終点Ｑ０の各座標値は次式によって求められる。
【００６４】
ｘｐ０＝ａ＋ｅ０・ｃｏｓ（θ１）
ｚｐ０＝ｚｍ−ｅ０・ｓｉｎ（θ１）
ｘｑ０＝ａ＋ｅ０・ｃｏｓ（θ２）
ｚｑ０＝ｚｍ＋ｅ０・ｓｉｎ（θ２）
【００６５】
したがって、旋回軸７３の中心が上式で求められる始点Ｐ０と終点Ｑ０を通り、半径が距離ｅ０となる円弧（この場合は時計回りの円弧）を描くように制御を行えばよい。なお、旋盤やターニングセンタのＮＣ加工プログラムでは、通常、Ｘ座標を直径表示で表すが、ここでは説明を簡素化するために、Ｘ座標の値も距離そのものの値で示している。直径表示とするには、ここでのＸ座標の値を２倍する必要がある。
【００６６】
刃物台本体７１の旋回軸７３の中心が、始点Ｐ０と終点Ｑ０を通る半径ｅ０の円弧軌跡上を運動するようにＸ軸およびＺ軸を制御するとともに、それと同期して旋回刃物台７２の旋回軸７３回りのＢ軸旋回運動を、角度θ１に対応する旋回角度から角度θ２に対応する旋回角度まで行う。さらに、それらの運動と並行しかつ同期して、工作物１０を中心軸線１０ｃ回りに回転させるＣ軸回転運動を行うことにより、工具の刃先が工作物１０のねじれ溝に沿った運動を行うのである。
【００６７】
次に、図９では、工具をねじれ溝内に切り込むために、最も接近した状態での工具の刃先先端と工作物１０の中心軸線１０ｃとの距離ｇ１を図８における距離ｇ０よりも減少させている。すなわち、距離ｇ１は工作物１０の半径よりも小さくなるように選ばれている。このときには、工具の刃先先端が描く円弧の半径ｒ１は図８における半径ｒ０よりも大きくなり、旋回軸７３の中心が描く円弧の半径ｅ１は図８における半径ｅ０よりも小さくなる。図９から、距離ｅ１は次式で求められる。
ｅ１＝ｉ＋ｈ−ｒ１
【００６８】
旋回刃物台７２の旋回軸７３は、位置Ｐ１で示される始点から位置Ｑ１で示される終点まで円弧運動を行うように制御される。旋回刃物台７２の旋回軸７３回りのＢ軸旋回運動は、図８の場合と同じ開始角度および終了角度である。始点Ｐ１の（Ｘ座標，Ｚ座標）を（ｘｐ１，ｚｐ１）とし、終点Ｑ１の（Ｘ座標，Ｚ座標）を（ｘｑ１，ｚｑ１）とする。始点Ｐ１と終点Ｑ１の各座標値は次式によって求められる。
【００６９】
ｘｐ１＝ａ＋ｅ１・ｃｏｓ（θ１）
ｚｐ１＝ｚｍ−ｅ１・ｓｉｎ（θ１）
ｘｑ１＝ａ＋ｅ１・ｃｏｓ（θ２）
ｚｑ１＝ｚｍ＋ｅ１・ｓｉｎ（θ２）
【００７０】
このように、工具の刃先先端が描く円弧の半径ｒ１（または距離ｇ１）から、刃物台本体７１の旋回軸７３の中心が描くべき円弧軌跡が求められる。刃物台本体７１の旋回軸７３の中心が、始点Ｐ１と終点Ｑ１を通る半径ｅ１の円弧軌跡上を運動するようにＸ軸およびＺ軸を制御するとともに、それと同期して旋回刃物台７２の旋回軸７３回りのＢ軸旋回運動を、角度θ１に対応する旋回角度から角度θ２に対応する旋回角度まで行う。さらに、それらの運動と並行しかつ同期して、工作物１０を中心軸線１０ｃ回りに回転させるＣ軸回転運動を行うことにより、工具の刃先が工作物１０のねじれ溝に沿った運動を行い、ねじれ溝の仕上げ加工を行うのである。
【００７１】
次に、図１０では、工具をねじれ溝内にさらに切り込むために、最も接近した状態での工具の刃先先端と工作物１０の中心軸線１０ｃとの距離ｇ２を図９における距離ｇ１よりも減少させている。このときには、工具の刃先先端が描く円弧の半径ｒ２は図９における半径ｒ１よりも大きくなり、旋回軸７３の中心が描く円弧の半径ｅ２は図９における半径ｅ１よりも小さくなる。図１０から、距離ｅ２は次式で求められる。
ｅ２＝ｉ＋ｈ−ｒ２
【００７２】
旋回刃物台７２の旋回軸７３は、位置Ｐ２で示される始点から位置Ｑ２で示される終点まで円弧運動を行うように制御される。旋回刃物台７２の旋回軸７３回りのＢ軸旋回運動は、図８および図９の場合と同じ開始角度および終了角度である。始点Ｐ２の（Ｘ座標，Ｚ座標）を（ｘｐ２，ｚｐ２）とし、終点Ｑ２の（Ｘ座標，Ｚ座標）を（ｘｑ２，ｚｑ２）とする。始点Ｐ２と終点Ｑ２の各座標値は次式によって求められる。
【００７３】
ｘｐ２＝ａ＋ｅ２・ｃｏｓ（θ１）
ｚｐ２＝ｚｍ−ｅ２・ｓｉｎ（θ１）
ｘｑ２＝ａ＋ｅ２・ｃｏｓ（θ２）
ｚｑ２＝ｚｍ＋ｅ２・ｓｉｎ（θ２）
【００７４】
このように、工具の刃先先端が描く円弧の半径ｒ２（または距離ｇ２）から、刃物台本体７１の旋回軸７３の中心が描くべき円弧軌跡が求められる。刃物台本体７１の旋回軸７３の中心が、始点Ｐ２と終点Ｑ２を通る半径ｅ２の円弧軌跡上を運動するようにＸ軸およびＺ軸を制御するとともに、それと同期して旋回刃物台７２の旋回軸７３回りのＢ軸旋回運動を、角度θ１に対応する旋回角度から角度θ２に対応する旋回角度まで行う。さらに、それらの運動と並行しかつ同期して、工作物１０を中心軸線１０ｃ回りに回転させるＣ軸回転運動を行うことにより、工具の刃先が工作物１０のねじれ溝に沿った運動を行い、ねじれ溝の仕上げ加工を行うのである。
【００７５】
以上、図８から図１０に示したように、工具のねじれ溝内への切込量を段階的に増加させ、複数回の加工を繰り返すことにより、ねじれ溝の仕上げ加工を完了する。各切込量における刃物台本体７１の旋回軸７３の中心が描く円弧軌跡は、以上の説明で示したように、工具の刃先先端が描く円弧の半径、または、最も接近した状態での工具の刃先先端と工作物１０の中心軸線１０ｃとの距離から求められる。
【００７６】
図１１は、ねじれ溝の仕上げ加工の手順を示すフローチャートである。このフローチャートでは、工具の刃先先端が描く円弧の半径を刃先旋回半径ｒとして表し、刃物台本体７１の旋回軸７３の中心が描くべき円弧軌跡の半径を旋回軸旋回半径ｅとして表し、円弧軌跡の始点Ｐと終点Ｑの座標をＰ（ｘｐ，ｚｐ）およびＱ（ｘｑ，ｚｑ）と表示している。また、旋回中心Ｍの位置を特定するためのデータは予め設定されている。
【００７７】
まず、手順１０１において、刃物台本体７１のＸ，Ｚ軸の制御を行い待避位置に移動させる。次に、手順１０２で、刃先旋回半径ｒから旋回軸旋回半径ｅを計算する。または、図８の説明で述べたように、最も接近した状態での工具の刃先先端と工作物の中心軸線との距離ｇによって、旋回軸旋回半径ｅを計算してもよい。次に、手順１０３で、旋回軸旋回半径ｅと角度θ１，θ２から刃物台本体７１の旋回軸７３の中心が描くべき円弧軌跡の始点Ｐ（ｘｐ，ｚｐ）と終点Ｑ（ｘｑ，ｚｑ）のＸ，Ｚ軸座標を計算する。
【００７８】
そして、手順１０４で、旋回刃物台７２の旋回軸７３回りのＢ軸旋回移動を行い、角度θ１に対応する旋回角度とする。また、刃物台本体７１のＺ軸の制御を行い始点位置ｚｐに移動する。さらに、刃物台本体７１のＸ軸の制御を行い始点位置ｘｐに移動する。
【００７９】
次に、手順１０５で、以下のＸ，Ｚ軸の制御、Ｂ軸の制御およびＣ軸の制御を同期して動作させる。Ｘ，Ｚ軸制御は、刃物台本体７１の旋回軸７３の中心を、始点Ｐから終点Ｑまで半径ｅの円弧上を移動させる円弧補間動作である。Ｂ軸制御は、旋回刃物台７２の旋回軸７３回りに角度θ１に対応する旋回角度から角度θ２に対応する旋回角度まで旋回させる旋回動作である。Ｃ軸制御は、工作物１０を中心軸線１０ｃ回りに所定の開始角度から所定の終了角度まで回転させるＣ軸回転動作である。Ｃ軸回転の開始角度および終了角度は、ねじれ溝の形状に応じて設定される。この手順１０５の、Ｘ，Ｚ軸制御、Ｂ軸制御およびＣ軸制御は同期動作であり、これらの各軸の制御が並行しかつ同期して行われる。すなわち、これらの各軸の全ての動作が同時に開始し、かつ、同時に終了するように制御される。
【００８０】
そして、手順１０６において、刃物台本体７１のＸ，Ｚ軸の制御を行い待避位置に移動させる。次に、手順１０７で、刃先旋回半径ｒが最終半径に到達したか否かを判断する。ただし最終半径とは、刃先旋回半径ｒを順次増加させてねじれ溝の仕上げ加工を行う際の、最終的な刃先旋回半径である。刃先旋回半径ｒが最終半径に到達していれば仕上げ加工の手順を全て終了し、刃先旋回半径ｒが最終半径に到達していなければ手順１０８に進む。手順１０８では、刃先旋回半径ｒを所定量Δｒだけ増加させる。そして、手順１０２に戻り、手順１０２以下の手順を繰り返す。すなわち、刃先旋回半径ｒが最終半径に到達するまで、刃先旋回半径ｒを順次段階的に増加させ、すなわち切込量を段階的に増加させて仕上げ加工を行う。
【００８１】
図１２は、板状バイト７７の形状を示す図である。図１２（ａ）は板状バイト７７の正面図であり、図１２（ｂ）は板状バイト７７の側面図である。板状バイト７７の先端部には、切刃である板状のチップ７７ｔが固定されている。チップ７７ｔの正面側が切削面である。チップ７７ｔは、工具の中心軸線Ｔに対して正面側から見て左右対称に、かつ、切削面が中心軸線Ｔを通るように取り付けられている。
【００８２】
チップ７７ｔの切削面の形状が、加工する溝の断面形状となる。したがって、図１２（ｃ）に示すように、チップ７７ｔの切削面を先端側が広がるような形状とすれば、その切削面形状に応じた図１２（ｄ）に示すような断面形状のねじれ溝の加工も可能である。また、チップ７７ｔの切削面形状を変更することによって、その他の任意の断面形状のねじれ溝の加工も可能である。
【００８３】
図１３は、他の形態の旋回刃物台７２ｃの構成を示す図である。旋回刃物台７２ｃは、図１に示した旋回刃物台７２と比較すると、板状バイト７７が固定的に取り付けられている点が異なる。すなわち、板状バイト７７は、自動工具交換装置８によって自動交換することはできないが、支持剛性の大きい状態で着脱可能に旋回刃物台７２ｃに取り付けられている。図１３（ａ）では、自動工具交換の可能な工具装着部には、回転工具であるエンドミル７８が装着されている。
【００８４】
ここで、エンドミル７８の中心軸線Ｔａと、板状バイト７７の中心軸線Ｔｂとはともに旋回軸７３の中心を通り、所定角度で交差している。これは、エンドミル７８での加工時における板状バイト７７と工作物の干渉を防止するためである。ねじれ溝の荒加工は、図１３（ａ）に示すように、工具装着部にエンドミル７８を装着して、エンドミル７８によって行う。
【００８５】
ねじれ溝の仕上げ加工は、図１３（ｂ）に示すように、工具装着部からエンドミル７８を取り外し、ダミー工具８０を装着して板状バイト７７によって行う。ダミー工具８０は、工具装着部を覆い、工具装着部の内部に切りくずや切削油剤等の異物が侵入しないようにするためのものである。仕上げ加工の手順は、図８から図１１で説明したのと同様に行うことができる。
【００８６】
図１４は、板状バイトの刃部の幅の寸法と異なる溝幅のねじれ溝を加工する手順を示す図である。まず、図１４（ａ）に示すように、ねじれ溝１１の一方の側壁１３を板状バイト７７で加工する。これは、図８から図１０で説明したように板状バイト７７を所定角度旋回させるとともに工作物１０を所定角度回転させて行う。次に、板状バイト７７の旋回と工作物１０の回転の位相関係を少しずらして、図１４（ｂ）に示すように、ねじれ溝１１の他方の側壁１４を板状バイト７７で加工する。
【００８７】
板状バイト７７の旋回と工作物１０の回転の位相をずらすには、刃物台本体７１の旋回軸７３の中心が描くべき円弧軌跡の始点Ｐと終点Ｑの位置をずらせばよい。すなわち、角度θ１，θ２の値をずらすことになる。または、工作物１０の回転の開始角度と終了角度をずらせてもよい。図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示すように加工を行うことにより、チップ７７ｔの刃部の幅の寸法よりも広い溝幅のねじれ溝の加工を行うことができる。
【００８８】
以上説明したように、本発明によれば、工作物に対して複雑な形状のねじれ溝等の加工を行う場合でも、一般的なＮＣ装置が備えている円弧補間動作、Ｂ軸旋回動作およびＣ軸回転動作を組み合わせて同期動作させることにより、容易に加工することができる。また、ねじれ溝の形状に関しても、汎用性の高い多様な形状の加工を行うことができる。さらに、ねじれ溝の加工に前後して工作物の他の部位の加工も連続して行うことができ、工作物の加工能率を大幅に向上させることができる。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したように構成されているので、以下のような効果を奏する。
【００９０】
旋回刃物台の旋回運動と円弧運動とを並行しかつ同期して行うことにより、旋回刃物台に対して任意の位置を中心とする旋回運動を行わせることが可能となり、工作物に対して複雑な形状の加工を容易に行うことができる。
【００９１】
旋回刃物台の旋回運動および円弧運動と工作物の回転運動とを並行しかつ同期して行うことにより、工作物に複雑な形状のねじれ溝の加工を容易に行うことが可能となる。ねじれ溝の形状に関しても、汎用性の高い多様な形状の加工を行うことができる。さらに、ねじれ溝の加工に前後して工作物の他の部位の加工も連続して行うことができ、工作物の加工能率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の複合加工工作機械の全体構成を示す図である。
【図２】図２は、工具主軸の工具装着部に非回転工具を装着した状態を示す拡大断面図である。
【図３】図３は、工具主軸の工具装着部に回転工具を装着した状態を示す拡大断面図である。
【図４】図４は、複合加工工作機械によって加工するねじれ溝形状の一例を示す図である。
【図５】図５は、ねじれ溝の加工方法を示す図である。
【図６】図６は、複合加工工作機械によるねじれ溝の加工状態を示す図である。
【図７】図７は、工作物に対するねじれ溝以外の部位の加工状態を示す図である。
【図８】図８は、ねじれ溝の仕上げ加工の手順を示す図である。
【図９】図９は、ねじれ溝の仕上げ加工の手順を示す図である。
【図１０】図１０は、ねじれ溝の仕上げ加工の手順を示す図である。
【図１１】図１１は、ねじれ溝の仕上げ加工の手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、板状バイトの形状を示す図である。
【図１３】図１３は、他の形態の旋回刃物台の構成を示す図である。
【図１４】図１４は、板状バイトの刃部の幅と異なる溝幅のねじれ溝を加工する手順を示す図である。
【図１５】図１５は、工作物取付手段に工作物を取り付けた状態を示す拡大断面図である。
【図１６】図１６は、他の形態の工作物取付手段の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…複合加工工作機械
２…ベッド
３…主軸台
５…サドル
６…コラム
７…刃物台
８…自動工具交換装置
１０…工作物
１１…ねじれ溝
１２…中央孔
１３，１４…側壁
２１…心押台ガイドレール
２２…送りねじ
２３…心押台移動モータ
２４…Ｚ軸ガイドレール
３１…主軸
３２…チャック
３３…取付部材
３４…心押台
３５…心押軸
３６…支持部
３７…工作物取付手段
４０…工具主軸
４３…工具装着部
４５…シャンク部
４６…係合凹部
４８…係止凹部
５１…Ｙ軸ガイドレール
５２…ボールガイド本体
６１…Ｘ軸ガイドレール
６２…Ｘ軸送りねじ
７１…刃物台本体
７２，７２ｃ…旋回刃物台
７３…旋回軸
７５，７６…バイト
７７…板状バイト
７８…エンドミル
７９…内径加工用バイト
８０…ダミー工具
９０，９０ａ…スプラッシュガード
９１…加工領域
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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