(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に沿って外形が徐々に小さくなる断面形状を有するワークを加工する工作機械であって、
主軸に工具ホルダを介して装着される回転工具と、
テーブルに固定されるワーク支持部材とを備え、
回転工具は、工具ホルダに固定され、刃部が固定されたカッター保持部と、ワークを押圧することによりワーク支持部材にワークを固定する固定装置とを含み、
ワーク支持部材は、ワークの外形に沿うように形成され、ワークが配置される穴部を有し、
前記刃部は、カッター保持部のワークに向かう側の先端部に配置されており、
前記固定装置は、カッター保持部の内部において移動可能に形成されている移動部と、移動部をワークに向かう側に押圧する押圧装置と、移動部に対して相対的に回転可能に支持され、前記主軸と同軸状に配置された軸部と、前記軸部の先端に配置され、ワークの内面を押圧する押圧部とを含み、
押圧部は、ワークの接触する部分の形状に対応するように板状に形成されており、
ワークは、前記固定装置以外の装置にてワーク支持部材に固定されず、前記固定装置は、押圧部にてワークをワーク支持部材に向かって押圧することによりワークをワーク支持部材に固定することを特徴とする、工作機械。
【請求項２】
前記刃部は、ワークの内面を切削する内面切削部と、ワークの端面を切削する端面切削部とを含む、請求項１に記載の工作機械。
【請求項３】
押圧装置は、作動流体を供給する作動流体供給装置を含み、
作動流体は、工具ホルダを通って供給される圧縮空気または作動油を含み、
移動部は、作動流体の圧力により押圧されており、
作動流体供給装置は、ワークを加工している期間中に予め定められた一定の圧力にて移動部を押圧するように作動流体の圧力を制御する、請求項１または２に記載の工作機械。
【請求項４】
押圧装置は、作動流体を供給する作動流体供給装置を含み、
作動流体は、工具ホルダを通って供給される圧縮空気または作動油を含み、
移動部は、作動流体の圧力により押圧されており、
作動流体供給装置は、加工方法またはワークの種類に応じて作動流体の圧力を調整できるように形成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項５】
押圧装置は、移動部とカッター保持部との間に配置されたばね部材を含み、
移動部は、ばね部材により押圧されている、請求項１または２に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転工具を備える工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から工作機械を用いてワークの表面を削る加工を行うことが知られている。所定の軸に対して対称な形状を有するワークは、旋盤にて旋削加工を行うことができる。旋削加工では、旋盤の主軸にワークを固定して、主軸によりワークを回転させる。そして、工具をワークの表面に押し当てることにより、ワークの表面の旋削加工を行うことができる。
【０００３】
ワークの表面の加工では、ワークの外周面を加工する他に、ワークの内面や端面を加工することが知られている。たとえば、ワークに凹部を形成したり、ワークの軸に沿った穴部を形成したりする場合には、ワークの内面を削ることが知られている。
【０００４】
特開２００８−６５２８号公報には、旋盤を用いて、ワークを回転させながら、中ぐりバイトにてワークに形成された穴の内面を加工することが開示されている。更に、スローアウエイチップを備えるバイトにより、ワークの外周面および端面を旋削することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ワークの表面の加工は、旋盤の他に、ワークに対する工具の相対位置を３次元的に変更できる数値制御式の工作機械にて行うことができる。数値制御式の工作機械では、表面を切削することにより加工する。
【０００７】
工作機械による切削加工では、テーブルにワークを固定する。テーブルにはワークを固定する固定装置が配置される。ここで、ワークの端面や内面等の複数の箇所の加工を行う場合には、ワークを加工している期間中に工具が固定装置と干渉する場合がある。このために、複数の部分の加工を行う場合には、複数の固定装置をテーブルに配置することが考えられる。そして、一つの部分の加工が終わると固定装置を切り替えて別の部分の加工を行うことが考えられる。
【０００８】
ところが、固定装置を切り替えることにより、テーブルにおけるワークの位置や姿勢が僅かに変化して、加工精度が悪化する場合がある。例えば、加工面を平面状に仕上げる場合に、加工面に段差が生じる場合がある。このように、テーブルに対して工具が相対的に移動する工作機械にて、ワークの複数の部分の切削加工を行う場合には、旋盤を用いた旋削加工のように、高い加工精度を得ることが難しいという問題があった。特に、ワークの内面および端面を切削する場合に、高い加工精度にて加工することが難しいという問題があった。
【０００９】
また、通常のワークの固定装置では、ワークを外側から固定する。例えば、固定装置は、ワークの外周面を径方向に挟み込むことによりワークを固定する。ところが、ワークの外形によっては、ワークを外側から固定することが難しい場合がある。たとえば、軸方向に沿って外径が変化するワークでは、軸方向に沿って外面が傾斜している。このために、ワークを径方向に押圧する固定装置ではワークを固定することが難しいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の工作機械は、軸方向に沿って外形が徐々に小さくなる断面形状を有するワークを加工する。工作機械は、主軸に工具ホルダを介して装着される回転工具と、テーブルに固定されるワーク支持部材とを備える。回転工具は、工具ホルダに固定され、刃部が固定されたカッター保持部と、ワークを押圧することによりワーク支持部材にワークを固定する固定装置とを含む。ワーク支持部材は、ワークの外形に沿うように形成され、ワークが配置される穴部を有する。刃部は、カッター保持部のワークに向かう側の先端部に配置されている。固定装置は、カッター保持部の内部において移動可能に形成されている移動部と、移動部をワークに向かう側に押圧する押圧装置とを含む。固定装置は、移動部に対して相対的に回転可能に支持され、主軸と同軸状に配置された軸部と、軸部の先端に配置され、ワークの内面を押圧する押圧部とを含む。押圧部は、ワークの接触する部分の形状に対応するように板状に形成されている。ワークは、固定装置以外の装置にてワーク支持部材に固定されず、固定装置は、押圧部にてワークをワーク支持部材に向かって押圧することによりワークをワーク支持部材に固定する。
【００１１】
上記発明においては、刃部は、ワークの内面を切削する内面切削部と、ワークの端面を切削する端面切削部とを含むことができる。
【００１２】
上記発明においては、押圧装置は、作動流体を供給する作動流体供給装置を含み、作動流体は、工具ホルダを通って供給される圧縮空気または作動油を含み、移動部は、作動流体の圧力により押圧されることができる。作動流体供給装置は、ワークを加工している期間中に予め定められた一定の圧力にて移動部を押圧するように作動流体の圧力を制御することができる。
【００１３】
上記発明においては、押圧装置は、作動流体を供給する作動流体供給装置を含み、作動流体は、工具ホルダを通って供給される圧縮空気または作動油を含み、移動部は、作動流体の圧力により押圧されることができる。作動流体供給装置は、加工方法またはワークの種類に応じて作動流体の圧力を調整できるように形成されることができる。
【００１４】
上記発明においては、押圧装置は、移動部とカッター保持部との間に配置されたばね部材を含み、移動部は、ばね部材により押圧されることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、外側から固定することが難しい形状を有するワークを固定すると共に高い加工精度にてワークを切削する回転工具を備える工作機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態における工作機械の概略斜視図である。
【図２】実施の形態における回転工具およびワークの第１の拡大断面図である。
【図３】実施の形態における回転工具およびワークの第２の拡大断面図である。
【図４】実施の形態における回転工具およびワークの第３の拡大断面図である。
【図５】比較例のワークを固定する固定装置の第１の斜視図である。
【図６】比較例のワークを固定する固定装置の第２の斜視図である。
【図７】実施の形態における他の回転工具の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１から図７を参照して、実施の形態における回転工具および回転工具を備える工作機械について説明する。本実施の形態における回転工具は、ワークを押圧することによりワーク支持部材にワークを固定する機能を有する。
【００１８】
図１は、本実施の形態における工作機械の概略斜視図である。本実施の形態では、３個の駆動軸を有する数値制御式の工作機械５を例示して説明する。工作機械５は、ワーク３１が固定されるテーブル６１と、回転工具３を支持する基台６２とを備える。工作機械５は、基台６２に固定された支柱６３を備える。工作機械５は、支柱６３に支持された移動可能なスライド部材６４と、スライド部材６４に支持された主軸ヘッド６５とを備える。回転工具３は、主軸ヘッド６５に支持されている。テーブル６１には、ワーク３１を支持するワーク支持部材４１が固定されている。
【００１９】
工作機械５は、ワーク３１に対する回転工具３の相対位置および姿勢を変化させる駆動装置を含む。工作機械５は、駆動装置を制御する制御装置６を備える。本実施の形態の駆動装置は、矢印８７に示すＸ軸の方向に基台６２を移動する。駆動装置は、矢印８８に示すＹ軸の方向にテーブル６１を移動する。駆動装置は、矢印８９に示すＺ軸の方向にスライド部材６４を移動する。
【００２０】
本実施の形態における駆動装置は、３つの直動軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）から構成される駆動軸によってワーク３１に対する回転工具３の相対位置を制御する。そして、駆動装置にてワーク３１に対する回転工具３の相対位置を変更しながらワーク３１を加工することができる。駆動装置としては、この形態に限らず、ワークに対する工具の相対位置を変更可能な任意の装置を採用することができる。
【００２１】
図２に、本実施の形態における回転工具およびワークの第１の拡大断面図を示す。本実施の形態における回転工具３は、工作機械５の主軸１に固定される。回転工具３は、工具ホルダ２を介して主軸１に装着されている。主軸１は、回転軸８５の周りに回転するように形成されている。
【００２２】
回転工具３は、工具ホルダ２に固定されたカッター保持部１４を備える。カッター保持部１４は、工具ホルダ２に固定されたホルダシャンク１１を含む。ホルダシャンク１１は、ネジ等の締結部材により工具ホルダ２に固定されている。カッター保持部１４は、ホルダシャンク１１に固定されたカッターホルダ１２を備える。カッターホルダ１２は、中空状に形成されている。カッターホルダ１２は、ねじ８１によりホルダシャンク１１に固定されている。ホルダシャンク１１とカッターホルダ１２との接触部分には、密閉部材７１が配置されている。密閉部材は、Ｏリング等により構成することができる。カッターホルダ１２のワーク３１に向かう側の先端部には、刃部１３が固定されている。刃部１３は、カッター保持部１４の先端部の周方向に沿って、複数個が配置されている。
【００２３】
本実施の形態のワーク３１は、筒状である。ワーク３１の内部には、内径が互いに異なる第１の壁面３４ａ，第２の壁面３４ｂおよび第３の壁面３４ｃが形成されている。本実施の形態においては、複数の壁面３４ａ，３４ｂ，３４ｃのうち、端面３２に最も近い壁面３４ａを切削加工する。また、ワーク３１の端面３２を切削加工する。本実施の形態の工作機械５は、壁面３４ａと端面３２とを連続して１回の工程にて加工する。
【００２４】
刃部１３は、回転軸８５に平行に延びるように形成された内面切削部１３ａを有する。内面切削部１３ａは、ワーク３１の内面３３のうち第１の壁面３４ａを切削する。また、刃部１３は、ワーク３１の端面３２を切削する端面切削部１３ｂを有する。本実施の形態における端面切削部１３ｂは、回転軸８５に対して垂直な方向に延びるように形成されている。内面切削部１３ａおよび端面切削部１３ｂは、加工後のワーク３１の表面の形状に対応して形成されている。たとえば、内面切削部１３ａの外径は、ワーク３１に形成する第１の壁面３４ａの内径に対応するように形成されている。また、本実施の形態の端面切削部１３ｂは、端面３２に段差ができるように階段状の断面形状を有する。
【００２５】
ワーク３１は、工作機械５のテーブル６１に固定されたワーク支持部材４１に配置されている。ワーク支持部材４１は、ワーク３１の外形に沿うように形成された穴部４２を有する。ワーク３１は、穴部４２の内部に配置されている。工作機械５が駆動する前には、ワーク３１は穴部４２の内部に置かれているだけであり、ワーク３１がワーク支持部材４１に固定されていない状態である。
【００２６】
本実施の形態におけるワーク３１は、断面形状において軸方向に沿って外径が徐々に小さくなる形状を有する。このような形状を有するワーク３１は、外周面を径方向に押圧することにより固定することは困難である。例えば、ワーク３１は、旋盤に配置されているような３個の爪部を有するチャック装置にて固定することが困難である。本実施の形態における回転工具３は、ワーク３１をワーク支持部材４１に固定する固定装置を備える。固定装置は、ワーク３１をワーク支持部材４１に向かって押圧することにより固定する。
【００２７】
固定装置は、カッター保持部１４の内部において移動可能に形成されている移動部２３を含む。カッターホルダ１２には、円柱状の穴部１２ａが形成されている。移動部２３は、穴部１２ａの内部に配置されている。
【００２８】
移動部２３は、回転軸８５の延びる方向に移動可能に形成されている。移動部２３は、作動流体の圧力を受けるピストン部材２１と、ピストン部材２１に固定されている軸受け保持部材２２とを含む。軸受け保持部材２２は、ねじ８２によりピストン部材２１に固定されている。本実施の形態のピストン部材２１および軸受け保持部材２２は、回転軸８５に垂直な面で切断した時の断面形状が円形になるように形成されている。
【００２９】
固定装置は、軸部２４を回転可能に支持する軸受け１５を有する。軸受け１５は、軸受け保持部材２２に保持されている。軸部２４は、円柱状に形成されている。軸部２４は、回転軸８５と同軸状に配置されている。軸部２４は、軸受け１５を介して移動部２３に支持されている。軸部２４は、回転軸８５の周りに回転可能なように支持されている。このように、軸部２４は、移動部２３に対して相対的に回転可能に形成されている。
【００３０】
軸部２４の一方の端部には、ナット２６が固定されている。ナット２６を締め付けることにより、軸受け１５の内輪が軸部２４に固定される。また、ナット２６の外側には、円筒状のスリーブ２７が配置されている。ねじ８２を締め付けることにより、スリーブ２７が軸受け１５の外輪を押圧する。そして、軸受け１５の外輪は、移動部２３に固定される。
【００３１】
固定装置は、軸部２４の先端に配置された押圧部２５を含む。押圧部２５は、ねじ８３により軸部２４に固定されている。押圧部２５は、ワーク３１の内面３３に接触する。押圧部２５は、ワーク３１の接触する部分の形状に対応するように形成されることができる。本実施の形態における押圧部２５は、第３の壁面３４ｃの部分の形状に沿うように形成されている。なお、軸部と押圧部とは一つの部材から形成されていても構わない。
【００３２】
主軸１が回転すると、工具ホルダ２、カッター保持部１４が一体的に回転する。また、移動部２３は、主軸１と共に回転する。これに対して、軸部２４は、カッター保持部１４が回転しても停止した状態を維持することができる。
【００３３】
本実施の形態における回転工具３は、移動部２３をワーク３１に向かって押圧する押圧装置を備える。回転工具３の押圧装置では、空気圧により移動部２３を押圧する。回転工具３は、カッターホルダ１２の内面と、ホルダシャンク１１の底面と、ピストン部材２１の頂面とにより囲まれる空気室１６を有する。ピストン部材２１の外周面とカッターホルダ１２の穴部１２ａとの接触部分には、密閉部材７２が配置されている。このために、空気室１６は、密閉されている。
【００３４】
工具ホルダ２には、回転軸８５に沿って空気供給穴２ａが形成されている。また、ホルダシャンク１１には、回転軸８５に沿って空気供給穴１１ａが形成されている。空気供給穴１１ａは、空気供給穴２ａおよび空気室１６に連通している。回転工具３の押圧装置は、作動流体を供給する作動流体供給装置を含む。本実施の形態では、工作機械５に配置されている空気供給装置４５が作動流体供給装置として機能する。空気供給装置４５は、加圧された圧縮空気を供給する。また、空気を供給する流路には、空気の圧力を検出する圧力センサ４６が配置されている。圧力センサ４６は、制御装置６に接続されている。
【００３５】
圧縮空気は、主軸１を通って工具ホルダ２の空気供給穴２ａに供給される。圧縮空気は、空気供給穴２ａからホルダシャンク１１の空気供給穴１１ａを介して空気室１６に供給される。移動部２３は、空気室１６に供給される圧縮空気の圧力により、矢印９２に示すように回転軸８５に沿ってワーク３１に向かう方向に押圧される。
【００３６】
なお、移動部２３を押圧する作動流体としては、圧縮空気に限られず、任意の作動流体を用いることができる。例えば、作動流体として作動油を用いることができる。移動部２３は、作動油の圧力により押圧されることができる。作動流体として作動油を用いる場合には、例えば、工具ホルダの内部に油室を設けることができる。油室から作動油を供給することができる。また、油室の容積を変化させる機構を配置することができる。例えば、油室の内部に飛び出す長さが変更できるねじ等を配置することができる。油室の内部に飛び出す長さを変更することにより油室の容積が変化する。この結果、作動油の圧力を変更することができる。
【００３７】
次に、本実施の形態における回転工具３を用いた切削加工について説明する。始めに、ワーク支持部材４１にワーク３１を配置する。ワーク３１は、ワーク支持部材４１の穴部４２に置かれる。本実施の形態では、工作機械が駆動する前には、ワーク３１はワーク支持部材４１に固定されていない状態である。
【００３８】
工作機械５の制御装置６は、主軸１の回転軸８５がワーク３１の中心軸と一致するように、主軸ヘッド６５の位置を変更する。制御装置６は、回転工具３の押圧部２５がワーク３１の端面３２よりも上方に配置されるように回転工具３を配置する。空気供給装置４５は、空気室１６が予め定められた圧力になるように、圧縮空気を空気室１６に供給する。圧縮空気により、移動部２３は、矢印９２に示すように、ワーク３１に向かって押圧される。
【００３９】
次に、工作機械５の制御装置６は、主軸１を回転させる主軸モータを駆動する。主軸１、工具ホルダ２、カッター保持部１４および移動部２３は、一体的に回転する。刃部１３は、カッターホルダ１２と共に回転する。このときに、軸部２４および押圧部２５は、移動部２３と共に回転する。
【００４０】
次に、制御装置６は、矢印９１に示すように、主軸１をワーク３１に向かう側に移動する。図１を参照して、本実施の形態では、スライド部材６４を下側に向かって移動することにより主軸１が下降する。図２を参照して、回転工具３は、ワーク３１に向かって下降する。
【００４１】
図３に、本実施の形態における回転工具およびワークの第２の拡大断面図を示す。主軸１が下側に移動することにより、回転工具３の押圧部２５は、ワーク３１の第３の壁面３４ｃの段部に接触する。回転工具３の押圧部２５および軸部２４は、回転を停止する。一方で、軸受け１５の作用により、主軸１、工具ホルダ２、カッター保持部１４、および移動部２３は回転している。この時には、刃部１３は、ワーク３１から離れている状態である。
【００４２】
更に、矢印９１に示すように、主軸１をワーク３１に向かう方向に移動すると、押圧部２５がワーク３１を押圧する。そして、カッターホルダ１２に対して移動部２３が矢印９３に示すように相対的に移動する。ピストン部材２１は、圧縮空気の圧力により押圧されているために、押圧部２５は、圧縮空気の圧力に応じた押圧力にてワーク３１を押圧する。
【００４３】
ピストン部材２１が、カッターホルダ１２の穴部１２ａの内部において相対的に移動すると、空気室１６の容積が小さくなる。本実施の形態における空気供給装置４５は、工作機械５の制御装置６により制御されている。空気供給装置４５は、圧力センサ４６が出力する空気の圧力に基づいて、空気室１６の圧力を調整する。本実施の形態の空気供給装置４５は、ワーク３１を加工している期間中に空気室１６の容積の変化に対応して、空気室１６の圧力が予め定められた一定の圧力になるように空気の圧力を調整している。
【００４４】
ワーク３１は、予め定められた力にてワーク支持部材４１に向かって押圧される。ワーク３１がワーク支持部材４１に向かって押圧されることにより、ワーク３１をワーク支持部材４１に固定することができる。
【００４５】
主軸１が、矢印９１に示す向きに移動することにより、刃部１３の内面切削部１３ａは、ワーク３１の壁面３４ａに接触する。内面切削部１３ａにより、壁面３４ａの切削加工を行うことができる。この時に、ワーク３１は、固定装置により固定されているために、安定した切削加工を行うことができる。なお、主軸１の軸方向の推力をＦｚ、ピストン部材２１で発生する押圧力をＦｐとすると、カッター保持部１４を下降させる推力Ｆは、Ｆ＝Ｆｚ−Ｆｐとなる。
【００４６】
図４に、本実施の形態における回転工具およびワークの第３の拡大断面図を示す。内面切削部１３ａがワーク３１の壁面３４ａを切削しながら進行すると、刃部１３の端面切削部１３ｂがワーク３１の端面３２に接触する。端面切削部１３ｂにより端面３２の切削加工を行うことができる。端面切削部１３ｂが予め定められた位置まで進行するまで、主軸１の移動を継続する。そして、工作機械５の制御装置６は、端面切削部１３ｂの加工が完了すると、矢印９１に示す主軸１の移動を停止する。
【００４７】
次に、制御装置６は、回転工具３をワーク３１から退避させる制御を実施する。制御装置６は、矢印９３に示すように、主軸１をワーク３１から遠ざかる方向に移動する。主軸１、工具ホルダ２、およびカッター保持部１４は、矢印９３に示す向きに移動する。刃部１３は、ワーク３１から離れる。カッター保持部１４の内部では、移動部２３が矢印９２に示す様に押圧されているために、移動せずに押圧部２５がワーク３１の内面３３に接触した状態が維持される。
【００４８】
カッター保持部１４の内部において、移動部２３が移動限界まで到達すると、押圧部２５はワーク３１から離れる。すなわち、空気室１６が元の容積まで戻った後には、押圧部２５がワーク３１から離れる。ワーク３１の押圧が解除される。このように、図２に示す状態まで戻って切削加工を終了する。
【００４９】
本実施の形態における回転工具３は、ワーク３１を固定しながら切削加工を行うことができる。この時に、ワーク３１の固定状態を変更せずに、一つの固定状態を維持しながらワーク３１の内面３３の加工および端面３２の加工を連続して行うことができる。すなわち、ワーク３１の保持方法を変更せずに一度にワーク３１の複数の箇所の加工を行うことができる。このために、高い精度でワーク３１の複数の部分の加工を行うことができる。
【００５０】
ところで、ワークを旋盤の主軸に固定する場合には、３個の爪部を有するチャック装置を用いることができる。ところが、本実施の形態のワークのように、長手方向に沿って外径が変化するようなワークでは、３個の爪部を有するチャック装置にて強固に固定することは困難である。そこで、旋盤では、ワークの穴部に挿入する冶具を旋盤の主軸に取り付けることができる。そして、主軸と反対側から押圧部材にてワークを治具に押し付けることにより、ワークを固定することができる。この状態で、ワークを回転させると共に、バイト等によりワークの内面および端面を加工することができる。このような旋盤を用いた旋削加工では、ワークの固定方法を変更しないために高い加工精度にて加工することができる。
【００５１】
本実施の形態における回転工具も、複数の部分を切削加工する際にワークの固定方法を変更しないために、高い加工精度で研削加工を行うことができる。また、本実施の形態の回転工具の固定装置は、ワークを外側から固定することが難しいワークでも安定して固定することができる。
【００５２】
図５に、比較例のワークの固定装置の第１の斜視図を示す。比較例の固定装置は、基材５０と、第１のクランプ装置５１と、第２のクランプ装置５２とを備える。基材５０は、例えば工作機械５のテーブル６１に固定される。基材５０には、ワーク３１を支持するワーク支持部材５３が固定されている。ワーク３１は、ワーク支持部材５３の内部に配置されている。
【００５３】
第１のクランプ装置５１は、移動部５４を含む。移動部５４の先端には、押圧部５４ａが形成されている。押圧部５４ａは、ワーク３１の内部に挿入可能なように棒状に形成されている。押圧部５４ａは、ワーク３１の底面を押圧する形状を有する。移動部５４は、作動流体装置により、矢印９５に示す方向に移動可能に形成されている。移動部５４は、ワーク３１の軸線に沿った方向に移動可能に形成されている。また、移動部５４は、矢印９７に示すように回動することが可能なように形成されている。
【００５４】
第２のクランプ装置５２は、第１のクランプ装置５１から離れて配置されている。第２のクランプ装置５２は、移動部５５を備える。移動部５５の先端には、押圧部５５ａが形成されている。押圧部５５ａは、ワーク３１の上部を押圧することができる形状を有する。移動部５５は、作動流体装置により、矢印９６に示す方向に移動可能に形成されている。また、第２のクランプ装置５２は、矢印９８に示すように移動部５５が回動可能に形成されている。
【００５５】
図５は、第１のクランプ装置５１にてワーク３１を固定している状態を示している。移動部５４の押圧部５４ａがワーク３１の内部に挿入されている。そして、矢印９９に示す様に押圧部５４ａがワーク３１の底面を押圧することにより、ワーク３１がワーク支持部材５３に固定されている。この状態で、工作機械は、ワーク３１の端面の一部を切削加工することができる。すなわち、工作機械は、工具およびテーブルのうち少なくとも一方を移動して、工具が移動部５４と干渉しない範囲において切削加工を行うことができる。
【００５６】
図６に、比較例のワークの固定装置の第２の斜視図を示す。図６は、第２のクランプ装置５２がワーク３１を固定している状態を示している。矢印１００に示す様に移動部５５の押圧部５５ａがワーク３１の端部を押圧することにより、ワーク３１がワーク支持部材５３に固定されている。第２のクランプ装置５２を用いることにより、ワーク３１の内部に工具を挿入することができる。このために、工作機械は、工具およびテーブルのうち少なくとも一方を移動して、ワーク３１の内面の切削加工を行うことができる。
【００５７】
比較例のワークの固定装置のように、クランプ装置５１，５２を切り替えることにより、ワーク３１の内面の加工および端面の加工を行うことができる。ところが、クランプ装置５１，５２を切り替える時に、ワーク３１の位置および姿勢が僅かに変化する場合がある。この結果、ワーク３１を加工したときの加工精度が悪化する場合がある。例えば、第１のクランプ装置５１で固定した場合のワーク３１の中心軸の位置と、第２のクランプ装置５２で固定した場合のワーク３１の中心軸の位置とが異なる場合がある。この結果、加工精度が悪くなり、旋削加工のような加工精度を得ることが難しい場合がある。
【００５８】
比較例の固定装置に対して本実施の形態における回転工具は、ワークを固定する装置を切り替えることなく、ワークの内面の加工および端面の加工を行うことができる。このために、旋削加工のように高い加工精度にて加工を行うことができる。例えば、本実施の形態では、ワークの内面を加工する場合およびワークの端面を加工する場合において、ワークの中心軸が一定の位置に維持される。このために、ワークの加工面に段差等を生じることなく高精度で加工を行うことができる。
【００５９】
本実施の形態における空気供給装置４５は、ワークを加工している期間中に、予め定められた一定の圧力にて移動部２３を押圧するように圧縮空気の圧力を制御している。すなわち、空気供給装置４５は、空気室１６の圧力が一定になるように制御している。この構成を採用することにより、切削加工を行っている期間中に、一定の力にてワーク３１を固定することができる。ワーク３１を固定する力が変化すると、ワーク３１に生じる歪みが変化する場合がある。ワーク３１を加工している期間中にワーク３１の歪みが変化すると加工むらが生じる。この結果、加工精度が低化する場合がある。本実施の形態では、一定の力でワーク３１を固定することにより、加工精度の悪化を抑制することができる。
【００６０】
また、本実施の形態においては、工具ホルダ２を経由して圧縮空気を空気室１６に供給している。この構成を採用することにより、簡易な構造で移動部２３を押圧すると共に移動部２３を押圧する力を制御することができる。
【００６１】
また、本実施の形態の作動流体供給装置は、加工方法またはワークの種類に応じて、ワークを加工する時の作動流体の圧力を調整できるように形成されている。空気供給装置４５は、圧縮空気の圧力を調整可能に形成されている。加工方法およびワーク３１の種類に応じた空気の圧力は、予め定めておいて、制御装置６に記憶しておくことができる。
【００６２】
例えば、重切削加工を行う場合には、ワーク３１が動かないようにワーク３１を強く固定することが好ましい。この場合に、空気供給装置４５は、空気の圧力を大きくすることができる。一方で、大きな押圧力にてワーク３１を固定するとワーク３１に歪みが生じる場合がある。このために、軽切削加工を行う場合には、ワークを固定する力を弱くすることが好ましい。この場合に、空気供給装置４５は、空気の圧力を小さくすることができる。ワーク３１を固定する力が小さくなることにより、ワーク３１の歪みを抑制して、加工精度を向上させることができる。
【００６３】
または、ワーク３１の材質が硬い場合には、ワーク３１を強く固定することが好ましい。一方で、ワーク３１の材質が柔らかい場合には、大きな力でワーク３１を固定するとワーク３１が歪む場合がある。この場合には、ワーク３１を小さい力で固定することが好ましい。
【００６４】
このように、空気供給装置４５は、圧縮空気の圧力を調整することにより、容易にワークを固定する力を変更することができる。本実施の形態の空気供給装置４５は、加工方法またはワーク３１の種類に応じて空気の圧力を調整することができるために、加工精度の向上を図ることができる。
【００６５】
本実施の形態においては、移動部を押圧する力を制御する作動流体として圧縮空気を用いているが、作動油を用いた場合も本実施の形態と同様の制御を実施することができる。すなわち、作動流体供給装置としての作動油供給装置は、予め定められた一定の圧力にて移動部を押圧するように作動油の圧力を制御することができる。また、作動油供給装置は、加工方法やワークの種類に応じて作動油の圧力を調整することができる。
【００６６】
図７に、本実施の形態における他の回転工具の拡大断面図を示す。他の回転工具４は、移動部２３を押圧する押圧装置の構成が前述の回転工具３と異なる。他の回転工具４では、押圧装置は、ばね部材としてのコイルスプリング８４を含む。コイルスプリング８４は、移動部２３とカッター保持部１４との間に配置されている。ホルダシャンク１１には、凹部１１ｂが形成されている。コイルスプリング８４は、凹部１１ｂに配置されている。ホルダシャンク１１には、空気室１６に外気が流入したり空気室１６から空気が流出したりするように、空気の流路となる穴部１１ｃが形成されている。移動部２３は、コイルスプリング８４により押圧される。移動部２３がばね部材により押圧される機構を採用することにより、押圧装置を容易に形成することができる。このように、移動部を押圧する押圧装置としては、作動流体により押圧する機構に限られず、任意の機構を採用することができる。
【００６７】
本実施の形態のカッター保持部に固定されている刃部は、内面切削部および端面切削部を含む。本実施の形態の刃部は、ワークの内面および端面を加工するように形成されているが、この形態に限られず、ワークを加工する任意の刃部を形成することができる。たとえば、刃部は、端面切削部を有しておらず、内面切削部を有していても構わない。または、刃部は、ワークの外周面を切削する切削部を含んでいても構わない。
【００６８】
本実施の形態の工作機械は、３個の駆動軸を有するが、この形態に限られず、回転工具が主軸の回転軸に沿って移動可能に形成された任意の工作機械に本発明を適用することができる。
【００６９】
上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される実施の形態の変更が含まれている。
【符号の説明】
【００７０】
１    主軸
２    工具ホルダ
２ａ    空気供給穴
３，４    回転工具
５    工作機械
１３    刃部
１３ａ    内面切削部
１３ｂ    端面切削部
１４    カッター保持部
１６    空気室
２３    移動部
２４    軸部
２５    押圧部
３１    ワーク
３２    端面
３３    内面
４１    ワーク支持部材
４５    空気供給装置
８４    コイルスプリング
８５    回転軸
【図１】
0006294296.tif 000002
【図２】
0006294296.tif 000003
【図３】
0006294296.tif 000004
【図４】
0006294296.tif 000005
【図５】
0006294296.tif 000006
【図６】
0006294296.tif 000007
【図７】
0006294296.tif 000008