(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸(1)の回転角度割出し手段と、Ｚ、Ｘ及びＹ軸方向に移動位置決め可能なタレット刃物台とを備えた旋盤を用い、主軸に偏心チャック(4)を装着し、タレット(7)にワークチャック(8)とバイト(9)とを装着し、前記偏心チャックにワークを把持して、前記バイトでワークの主軸軸線上の位置に旋削加工を行い、次にワークを偏心チャックからワークチャックに受け渡し、次に主軸を所定角回転し、刃物台(6)のＸ軸及びＹ軸移動によりワークチャックを偏心チャックの把持位置に対向させ、ワークチャックから偏心チャックにワークを受け渡し、ワークの主軸軸線上の位置に次の旋削加工を行うことを特徴とする、同一円周上の複数箇所の旋削加工方法。
【請求項２】
ＺＸ面内でＹ軸回りの旋回角度位置決めが可能でかつ回転角の割出し手段を備えた回転工具軸を装着した刃物台と、タレット刃物台とを備えた旋盤を用い、主軸に偏心チャック(4)を装着し、前記回転工具軸にワークチャック(8)を装着し、前記タレット刃物台にバイト(9)を装着して、ワークを前記偏心チャックに保持した状態で前記バイトでワークの主軸軸線上の位置に旋削加工を行い、次に偏心チャックからワークチャックにワークを受け渡し、回転工具軸を所定角度回転し、ワークチャックから偏心チャックへワークを受け渡し、次にワークの主軸軸線上の位置に次の旋削加工を行うことを特徴とする、同一円周上の複数箇所の旋削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、旋盤を用いてワークの偏心した位置に旋削加工を行う方法に関するもので、円周上に配置された複数孔や複数突起の加工を旋盤の刃物台に装着したバイトで旋削加工する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に旋盤でワークの主軸軸線上の位置に有る孔又は円筒状の軸の加工は、旋盤の刃物台に装着したバイトを用いて旋削加工により行う。一方、ワークの孔加工は、回転工具駆動装置を備えたタレットにドリルやボーリングヘッドなどの孔加工用の工具を装着して行うことができる。この方法によれば、主軸の割出し手段と回転工具駆動装置とを備えた旋盤を用いることにより、同一円周上の複数孔の加工を容易に行うことが可能である。
【０００３】
しかし、ドリルやボーリングヘッドで加工された孔は、旋削加工された孔に比べて加工精度が低い。また、回転工具では、軸方向の断面形状が複雑な孔（例えば、段付きのテーパ孔など）は、専用の工具を用いなければ加工することができない。一方、ワークの中心への旋削による加工であれば、加工精度を高くできると共に、刃物台のＺ軸方向及びＸ軸方向の移動位置制御により、複雑な軸方向断面の孔も正確に加工することができる。
【０００４】
そこでワークの同一円周上の等分割された位置に、旋削加工による孔加工を実現するために、カムによるチャック爪のインデックス機構を備えた偏心チャックが提供されている。この偏心チャックは、図６に示すように、旋盤の主軸軸線３に対して偏心した軸線２上にワークＷを把持することができ、かつチャックに内蔵されたカム機構により、チャック爪４４ａを偏心した軸線２を中心として、所定角度ずつ回転割出しできるようになっている。従って、この種のチャックを用いれば、ワークの同一円周上の等間隔の位置に旋削加工で孔加工を行うことができる。
【０００５】
一方、旋削、孔開け、平面加工などの種々の加工を必要とするワークを同一機台上で行うことを可能にして機械間でのワークの搬送や装脱に要する時間や人手を削減するため、回転工具駆動装置を備えたタレット刃物台をＺ、Ｘ及びＹ軸方向に移動位置決め可能にした旋盤や、タレット刃物台とＹ軸回りに旋回可能な自動工具交換装置付きの回転工具軸を装着した刃物台との２種類の刃物台を備えた旋盤が提供されるようになってきている。この種の旋盤では、刃物台のＹ軸移動や回転工具軸へのフライスの装着等により、ワークに平面加工を含む各種の加工を行うことが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
チャック爪の割出し機構を備えた偏心割出し用のチャック４４は、特殊な割出し機構を内蔵しているために、チャックが高価であること、カムによる機械的な割り出しであるため、ランダムな角度割出しが不可能で円周を等分割する位置にしか加工を行うことができないこと、同一円周上の加工であっても間隔の異なる位置に加工を行なうときは、チャックを付け替えるなどの段取り替えが必要になること、旋盤の主軸に装着されているチャック爪開閉用のチャックシリンダが特殊な構造になるため、それに対応した構造の旋盤を用いなければならず、一般的な旋盤では実用することができないことなどの問題がある。
【０００７】
この発明は、Ｙ軸方向の位置制御が可能な刃物台を備えたタレット旋盤や、回転工具軸の角度割出し手段を備えたタレット旋盤を用いて、特殊なチャックや工具を用いることなく、ワークの同一円周上の位置に旋削加工により高精度な加工を実現する手段を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の同一円周上の複数箇所の旋削加工方法は、主軸１の回転角度割出し手段と、Ｚ軸方向（主軸方向）、Ｘ軸方向（主軸直角方向）及びＹ軸方向（Ｚ軸とＸ軸に直交する方向）に移動位置決め可能なタレット刃物台６とを備えた旋盤を用い、主軸１に偏心チャック４を装着し、刃物台６のタレット７にワークチャック８とバイト９とを装着し、偏心チャック４にワークＷを把持してバイト９でワークＷの主軸軸線上の位置に旋削加工を行い、次にワークＷを偏心チャック４からワークチャック８に受け渡し、次に主軸１を所定角回転し、刃物台６のＸ軸及びＹ軸移動によりワークチャック８を偏心チャック４の把持位置に対向させ、ワークチャック８から偏心チャック４にワークＷを受け渡し、ワークＷの主軸軸線上の位置に次の旋削加工を行うというものである。
【０００９】
同一の課題を達成するこの発明の他の方法は、回転工具軸３６を備えた刃物台３２とタレット刃物台６とを備えた旋盤であって、前記回転工具軸３６はＺＸ面内でＹ軸回りの旋回角度決めが可能でかつ軸自体の回転角の割出し手段を備えている旋盤を用い、主軸に偏心チャック４を装着し、回転工具軸３６にワークチャック８を装着し、タレット刃物台６にバイト９を装着して、ワークＷを偏心チャック４に保持した状態でバイト９でワークＷの主軸軸線上の位置に旋削加工を行い、次に偏心チャック４からワークチャック８にワークＷを受け渡し、回転工具軸３６を所定角度回転し、ワークチャック８から偏心チャック４へワークＷを受け渡し、次にワークＷの主軸軸線上の位置に次の旋削加工を行うというものである。
【００１０】
【作用】
この発明の方法では、同一円周上に配置された加工位置の当該円周の半径は、偏心チャック４の把持中心軸２と、チャックを装着した旋盤の主軸軸線３との距離ｅによって決定される。これは図６に示した偏心割出し用チャック４４を用いた場合と同様であるが、複雑な割出し機構を内蔵していないため、チャック爪４ａをチャック本体４ｂと共に直径方向のガイドに沿って移動かつ固定可能にすることで、偏心チャック４を交換しないで加工箇所の円周の直径を変更することも可能である（図３参照）。
【００１１】
刃物台のＹ軸移動を用いる方法は、加工箇所の円周上における間隔は、偏心チャック４を装着した主軸１の割出し角度によって決定される。主軸の角度は、ＮＣ装置によって数値制御されるため、ランダムに任意の角度を割出すことが可能で、従って、円周を不等分割する位置の加工も容易に実現できる。一箇所を加工してから次の箇所を加工するために主軸１を所望角回転すると、把持中心軸２がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するから、その移動後のワーク把持位置にタレット７に装着したワークチャック８を対向させるため、刃物台をＸ軸及びＹ軸方向に移動させる。
【００１２】
回転割出し手段を有する回転工具軸を備えた旋盤を用いて加工を行う方法では、ワークをワークチャックに受け渡した後の回転工具軸の割出し動作により、円周上に配置した加工箇所の間隔が設定される。従って、回転工具軸の角度割出しをＮＣ装置で行うことにより、同一円周上の任意の位置に旋削加工が可能になる。この場合には、主軸回転は固定したままであるから、回転工具軸割出し後の刃物台のＸ軸方向及びＹ軸方向の移動は不要である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は、この発明の第１実施例を示した図である。図１において、旋盤の主軸１には、ワークの把持中心軸２が主軸軸線３に対してｅだけ偏心した偏心チャック４が装着されている。ワークＷは、把持中心軸２を中心にして配置されたチャック爪４ａに保持されており、このワークＷの直径は、偏心量ｅの２倍より大きい。旋盤のタレット刃物台６に搭載されたタレット７の工具ステーションの１箇所にワークチャック８が装着され、他の工具ステーションに孔加工用バイト９が装着されている。タレット刃物台６は、主軸軸線方向（Ｚ軸方向）、タレット刃物台６の切込み送り方向（Ｘ軸方向）及びＺ軸とＸ軸とに直交するＹ軸方向（図の紙面直角方向)の移動位置をＮＣ装置１０により制御されている。主軸１は、主軸軸線３回りの回転角をＮＣ装置１０で制御されている。
【００１４】
図２はタレット７に装着されたワークチャック８の一例を示す断面図である。ワークチャック８は、チャック開閉シリンダ１１を備えており、そのピストン１２は、ばね１３で進出方向に付勢されている。ピストンロッド１４の先端部に設けた円周溝１５には、ケース１６に軸支されたベルクランク１７の一端が係入されており、他端がチャック爪１８の背後に設けた凹所１９に係入されている。ポート２０から圧力流体が供給されると、ピストン１２が後退し、ベルクランク１７の作用により、チャック爪１８が把持中心軸２側へ移動して、ワークを把持する。
【００１５】
タレット７を軸支している刃物台６には、タレットに装着された刃物の加工位置に冷却液（切削液）を供給する継手２１が設けられており、この継手の供給孔２２はタレット７の背面に向いて開口している。供給孔２２には、ばね２３で開口方向に付勢された弁体２４が設けられている。一方、タレット７の各工具ステーションの内側部分背面には、供給孔２２に対向する冷却液受口２５が設けられ、この冷却液受口は、タレットの工具取付ステーションの取付け面２６に連通している。ワークチャックのシリンダのポート２０は、タレットへの取付け面に開口しており、ワークチャック８をタレット７に取付けたときに、ポート２０が切削液受口２５に連通し、ワークチャック８をワーク側に割出してタレット７が刃物台６側に引かれてロックされたときに、刃物台の冷却液供給孔２２に連通する。従って、この状態で冷却液供給孔２２に冷却液を供給するか、加圧空気を供給することにより、ワークチャックのチャック爪１８が閉じて、ワークが把持される。
【００１６】
図３は、第１実施例の方法で加工されるワークを主軸軸線方向から見た説明図である。以下、図１と図３を参照して、第１実施例の方法を説明する。最初の孔３０ａを偏心チャック４に把持されているワークＷの主軸軸線上の位置に加工する。加工後、主軸を原点角度位置で停止し、タレット７を旋回してワークチャック８を割出し、刃物台６のＸ軸方向移動により、ワークチャック８を偏心位置にあるワークＷと対向させてワークに接近させ、ワークチャック８を閉じて偏心チャック４を開き、次いで刃物台をＺ軸方向に移動させることにより、ワークＷを偏心チャック４からワークチャック８に受け渡す。
【００１７】
次に次の孔加工に必要な角度θだけ主軸１を回転させる（図３(ｂ)参照）。この回転により偏心チャックの把持中心軸２は、最初の位置からＸ軸方向にｅ（１−ｃｏｓθ）、Ｙ軸方向にｅ・ｓｉｎθだけずれる。ここでｅは、加工される孔が配置される円周の半径、すなわち、主軸軸線３から把持中心軸２までの偏心量である。そこで刃物台６をＸ軸方向及びＹ軸方向に前記ずれ量だけ移動させて、刃物台６を偏心チャック４側に移動させ、偏心チャック４を閉じ、ワークチャック８を開いて刃物台６を後退させることにより、ワークＷをワークチャック８から偏心チャック４へと受け渡す。ワークチャック８に把持されている間ワークは回転しないから、新たに偏心チャックにワークが把持されたとき、ワークは、前記主軸の回転角θだけ逆方向に相対回動した状態となるので、この位置でワークの主軸軸線上に孔加工を行えば、第１の孔３０ａと次の孔３０ｂとは、同一円周上で角度θだけ離れた位置に加工される。
【００１８】
主軸の回転角θは、ＮＣ装置１０で自由に設定でき、また、主軸軸線上の孔加工は、孔開け用のバイトを用いて刃物台のＺ軸方向及びＸ軸方向の移動による旋削加工により行われるので、複雑な軸方向断面形状を有する孔であっても、高精度に加工することが可能である。
【００１９】
図４及び図５は、この発明の第２実施例を示した図である。主軸１には、第１実施例と同様な偏心チャック４が装着されて、ワークＷが把持されている。第２実施例で用いる旋盤は、第１刃物台６と第２刃物台３２と備えており、第１刃物台６はタレット刃物台で、そのタレット７に孔加工用のバイト９が装着されている。第２刃物台３２には、Ｙ軸方向（図の紙面直角方向）の旋回軸３４回りに旋回角を制御可能な回転工具駆動装置３５が装着され、この回転工具駆動装置で駆動される回転工具軸３６の先端には、図示しない自動工具交換装置により、ワークチャック８が装着されている。第１刃物台６及び第２刃物台３２は、少なくともＺ軸方向とＸ軸方向とに移動位置決め可能である。
【００２０】
図５は、第２実施例のワークチャック８の構造の一例を示す断面図である。この第２実施例のワークチャックは、自動交換される他の工具と同様に、自動工具交換装置のハンドで把持される把持部３８と、回転工具軸に装着するためのシャンク３９とを備えている。回転工具軸の一般的な構造では、工具刃先に回転工具軸の中心孔を通して冷却液が供給される。図５のワークチャック８のチャックシリンダ１１ないしベルクランク１７及びチャック爪１８の構造は、図２に示した第１実施例のワークチャックと同様である。図５のものでは、チャックシリンダのポート２０がシャンク３９の軸心部に開口している。図５の実施例のものでは、シャンク３９の先端部が回転工具軸の中心軸上で進退するプルロッドに設けたボールで外側に押し広げられて、回転工具軸３６に固定されるようになっており、回転工具軸の冷却液供給孔から冷却液又は加圧空気を供給することによって、チャック爪１８を閉じる。
【００２１】
ワークＷの主軸軸線上の位置への旋削による孔加工は、第１刃物台に装着した孔加工用バイト９で行われる。第１の孔加工が終了したら、主軸１を原点角度の位置で停止し、回転工具軸３６をワークＷに向く方向に旋回して、第２刃物台３２を進出させ、ワークチャック８を主軸軸線から偏心した位置にあるワークＷに対向させる。そして、ワークチャック８をワークＷに接近させ、ワークチャック８を閉じ、偏心チャック４を開いてワークを偏心チャックからワークチャックに受け渡す。この状態でＮＣ装置１０により、回転工具軸３６を所定角θ回転させ、次に偏心チャック４を閉じ、ワークチャック８を開いてワークから離隔させることにより、ワークＷは所定の角度だけ回転した状態で偏心チャック４に把持されるから、この状態でワークの主軸軸線の位置に次の孔加工を行えば、第１の孔３０ａと次の孔３０ｂとは、ワークＷを把持している間の回転工具軸３６の回転角θだけ離隔した同一円周上の位置に加工されることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例で使用する旋盤の模式的な平面図
【図２】ワークチャックの模式的な断面図
【図３】第１実施例の方法を主軸軸線方向から見た説明図
【図４】第２実施例で使用する旋盤の模式的な平面図
【図５】第２実施例のワークチャックの模式的な断面図
【図６】従来の偏心割出し用チャックの説明図
【符号の説明】
１  主軸
４  偏心チャック
６  刃物台
７  タレット
８  ワークチャック
37  ワークチャック
【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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【図６】
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