(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向のＺ１移動軸を有する主軸と、前記主軸軸線を挟んで対向配置された二つの刃物台とを備えた数値制御自動旋盤において、
前記刃物台を、前記主軸軸線と直交する方向であるＸ方向及びＹ方向の移動軸を有するくし歯刃物台とし、一方のくし歯刃物台に、前記主軸軸線と同方向のＺ２移動軸を設け、
両前記くし歯刃物台を、加工位置に割り出された各くし歯刃物台の工具が主軸軸線方向にずれるように配置し、
前記工具による同時加工に応じて前記主軸と前記工具とを相対的に主軸軸線方向に移動させ、一方のくし歯刃物台の工具による加工が残存する状態で他方のくし歯刃物台の工具が加工端部まで到達した場合、前記残存する加工が継続されるように、前記くし歯刃物台をＺ２移動軸によって移動させる制御装置を備えること、
を特徴とする数値制御自動旋盤。
【請求項２】
前記主軸に対向して第２の主軸を前記Ｚ１方向に移動可能に配置し、前記一方のくし歯刃物台に、前記第２の主軸台の主軸に保持された被加工物を加工するための工具を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の数値制御自動旋盤。
【請求項３】
両前記くし歯刃物台のずれ量が、各前記工具による前記被加工物の加工点の撓みがそれぞれ最小となるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の数値制御自動旋盤。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の数値制御自動旋盤において、前記主軸に、外周部及び前記主軸の軸線と交叉する端面とを有する前記被加工物が保持され、前記Ｚ２移動軸を持たない第１のくし歯刃物台に回転工具が装着され、前記制御装置が、前記第１のくし歯刃物台を、回転工具が前記被加工物の前記端面に位置決めされるように移動させるとともに、前記Ｚ２移動軸を備えた第２のくし歯刃物台を、工具が前記外周部に位置決めされるように移動させ、前記主軸の回転により前記被加工物を回転させながら前記第２のくし歯刃物台の工具で前記外周部の加工を行うとともに、前記主軸の回転によって前記主軸の軸線から離間した位置にある前記加工位置が描く軌跡を円弧補間し、この円弧補間のデータに基づいて前記第１のくし歯刃物台を前記Ｘ１方向及び前記Ｙ１方向に移動させることによって前記被加工物の加工位置に対する前記回転工具の位置を維持しながら前記主軸を前記第１のくし歯刃物台の工具に対してＺ１方向に相対的に移動させて、前記端面の穴明け加工を行わせる機能を備えたことを特徴とする数値制御自動旋盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、刃物台の移動や主軸の回転又は主軸台の移動等を数値制御によって行い、前記主軸に保持した被加工物の先端をガイドブッシュで支持させ、このガイドブッシュから前記被加工物の一部を突出させて、前記刃物台に保持した工具で加工する数値制御自動旋盤及びこの数値制御自動旋盤を用いた被加工物の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に数値制御自動旋盤は、回転自在な主軸と、この主軸に保持された被加工物を加工するための複数の工具を保持する刃物台と、この刃物台を前記主軸に保持された前記被加工物に対して移動させる駆動装置と、この駆動装置の駆動を制御する数値制御装置とを有していて、前記数値制御装置の指令によって、前記刃物台に保持された複数の工具の中から所定の工具を加工位置に割り出し、当該工具によって所定の加工を被加工物に行っている。
そして、このような数値制御自動旋盤の中には、前記刃物台を複数有し、各刃物台に保持された工具で前記被加工物の異なる部位を同時に加工することにより、加工時間の短縮を図ったものも広く普及している。
【０００３】
ところで、数値制御自動旋盤に設けられる前記刃物台には、工具を環状又は放射状に保持するタレット形と、工具を直線状に配列して保持するくし歯形とがある。タレット形の刃物台は、工具の着脱が容易で加工領域を大きくとれるという利点がある反面、タレットが大型であるため機械の大きさや重量が大きくなる。また、工具を割り出すための割り出し回転の中心から工具の刃先が遠い位置にあるため、高精度な割り出しが困難で割り出し時間も長くなるという欠点がある。
さらに、タレット形の刃物台は、工具の割り出し回転軸がタレット刃物台の移動軸から独立しているため、各軸ごとにプログラミングによって位置の割り出し等を行わなければならず、プログラミングが複雑になるという欠点がある。
【０００４】
これに対して、くし歯形の刃物台は、保持することのできる工具本数が少なく、保持される工具の間隔が小さいことから待機中の他の工具と被加工物と干渉しやすく、したがって加工領域をあまり大きくとることができないという制約があるものの、タレット形に比べて数値制御自動施盤を軽量・コンパクトにすることができ、工具の割り出し時間や割り出し精度も良好であるという利点を備えている。
また、工具の割り出し軸とくし歯形の刃物台の移動軸とが共通しているため、タレット刃物台に比してプログラミングが単純であるという利点がある。
【０００５】
このような利点の存在から、くし歯形の刃物台を備えた数値制御自動旋盤は、比較的小物で加工工程数の少ない被加工物の加工においてよく利用されている。この中でも、特に、主軸台の前方にガイドブッシュを有し、このガイドブッシュで被加工物の先端を支持させるとともに、前記ガイドブッシュから被加工物の一部を突出させてこの突出部分を前記工具で加工するタイプの数値制御自動旋盤は、ガイドブッシュの近傍で加工が行われることから加工の際の被加工物の撓みをきわめて小さくすることができ、長尺の被加工物の加工や径の小さい細物の加工に適している。
【０００６】
くし歯形の刃物台（以下、くし歯刃物台という）を主軸軸線の両側に２つ有する数値制御自動旋盤における複合加工の一例を、図１０〜図１２に示す。
図１０は、主軸軸線の両側に２つのくし歯刃物台を有する数値制御自動旋盤による複合加工の一例を示す概略図である。図１０（ａ）に示すように、被加工物Ｗを割り出し回転させて位置決めし、これと同時に、ホブカッターＴ２を被加工物Ｗの外周部の近傍に配置するとともに回転装置を備えたドリルＴ１を被加工物Ｗの端面に対峙させて配置する。
【０００７】
この状態で、図１０（ｂ）に示すように、主軸台をＺ方向に移動させて被加工物Ｗをガイドブッシュ２２から送り出すと、ホブカッターＴ２によって外周部にギヤ歯が形成されると同時に、回転するドリルＴ１によって被加工物Ｗの端面に穴が形成される。このように、被加工物Ｗを所定角度ずつ割り出し回転させながら主軸台をＺ方向に送ることで、被加工物Ｗの外周部にギヤ歯を形成しながら、同時に、被加工物Ｗの端面に複数の穴を形成することができるものである。
【０００８】
しかし、この複合加工では、ホブカッターＴ２でギヤ歯を形成するための被加工物Ｗの最適なＺ方向の送り速度と、ドリルＴ１で穴明け加工を行うための被加工物の最適なＺ方向の送り速度とは同じではないため、いずれかの工具Ｔ１又はＴ２に過大な負荷が作用して、工具寿命を著しく低下させるという問題がある。また、図１１は、両くし歯刃物台の工具を主軸の軸線方向（Ｚ方向）にわずかにずらして（ずれ量をδで示す）配置し、主軸台をＺ方向に移動させてガイドブッシュ２２から被加工物Ｗを送り出しながら、粗加工と仕上げ加工を同時に行う複合加工の一例を示す概略図である。
【０００９】
図１１（ａ）に示すように、ガイドブッシュ２２から被加工物を送り出して行くと、まず、粗加工用の工具Ｔ１が被加工物Ｗの先端Ｗａに当接し、粗加工を開始する。このとき、仕上げ加工用の工具Ｔ２は、工具Ｔ１よりも距離δだけ被加工物Ｗよりも遠い位置に位置している。
ガイドブッシュ２２からの被加工物Ｗの送り出しを継続すると、工具Ｔ２が被加工物Ｗの先端Ｗａに当接して仕上げ加工を開始する。このようにして、図１１（ｂ）に示すように、工具Ｔ１による粗加工と工具Ｔ２による仕上げ加工が同時に行われる。
【００１０】
しかし、この複合加工においては、粗加工用の工具Ｔ１が加工端部Ｗｂに達すると、工具Ｔ１による加工を停止させるために前記主軸台の移動を停止させ、くし歯刃物台を−Ｘ方向に移動させて工具Ｔ１を被加工物Ｗと干渉しない位置に退避させる必要がある。そしてこの後、図１１（ｃ）に示すように、被加工物ＷのＺ方向の送り出しを再開して、工具Ｔ２による仕上げ加工を加工端部Ｗｃまで行わせるようにしている。
【００１１】
また、図１２に示す複合加工では、図１２（ａ）に示すように、主軸台の移動によって被加工物ＷをＺ方向に送りながら、一方のくし歯刃物台に保持したドリルＴ１を回転させて被加工物Ｗの端面の穴明け加工を行うと同時に、他方のくし歯刃物台の工具Ｔ２（エンドミル）で被加工物Ｗの外周に溝ＷＳの形成を行う。
【００１２】
しかし、図１２に示す複合加工を効率良く行うには、溝幅Ｌと穴深さＨとが同じであることが条件であり、溝幅Ｌと穴深さＨが異なる場合（例えば溝幅Ｌ＞穴深さＨの場合）には、上記のような複合加工は却って加工効率を低下させる。
【００１３】
すなわち、溝幅Ｌが穴深さＨよりも大きい場合、主軸台の移動によって穴明け加工を完了させることはできるが、図１２（ｂ）に示すように、主軸台の移動による被加工物Ｗの送り量が不足していて溝幅Ｌの溝の加工を完了させることはできない。
溝幅Ｌの溝ＷＳの加工を完了させるには、エンドミルＴ２をＸ方向に退避させ、主軸台を−Ｚ方向に後退させ、さらにドリルＴ１を被加工物Ｗと干渉しない位置まで遠ざけた後、エンドミルＴ２を−Ｘ方向に移動させて溝Ｗａ内に位置させ、主軸台を移動させることで溝Ｗａに沿って再びエンドミルＴ２を被加工物Ｗに対して相対的に送らなければならない。
【００１４】
図１０〜図１２で説明したように、従来の数値制御自動旋盤では、複合加工を行うことによって工具寿命が低下したり、加工の種類によっては複合加工を行うと却って加工効率が低下するものがあることから、加工前に複合加工の適否を確実に見極め、加工手順を決定してからプログラミング等を行う必要があった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、くし歯形の刃物台を備えた数値制御自動施盤で被加工物を加工する場合に、広範な種類の加工を複合的に行うことができる、簡単な構成で加工手順の組立やプログラミングが容易な数値制御自動旋盤を提供すること及びこの数値制御自動旋盤による被加工物の加工方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、軸線方向のＺ１移動軸を有する主軸と、前記主軸軸線を挟んで対向配置された二つの刃物台とを備えた数値制御自動旋盤において、前記刃物台を、前記主軸軸線と直交する方向であるＸ方向及びＹ方向の移動軸を有するくし歯刃物台とし、一方のくし歯刃物台に、前記主軸軸線と同方向のＺ２移動軸を設け、両前記くし歯刃物台を、加工位置に割り出された各くし歯刃物台の工具が主軸軸線方向にずれるように配置し、前記工具による同時加工に応じて前記主軸と前記工具とを相対的に主軸軸線方向に移動させ、一方のくし歯刃物台の工具による加工が残存する状態で他方のくし歯刃物台の工具が加工端部まで到達した後、前記残存する加工が継続されるように、前記くし歯刃物台をＺ２移動軸によって移動させる制御装置を備える構成としてある。この構成によれば、一方のくし歯刃物台を主軸軸線と同じ方向に移動させることで、二つのくし歯刃物台を有する数値制御自動旋盤において、これまで行うことのできなかった複合加工を行うことが可能になる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記主軸に対向して第２の主軸を前記Ｚ１方向に移動可能に配置し、前記一方のくし歯刃物台に、前記第２の主軸台の主軸に保持された被加工物を加工するための工具を取り付けた構成としてある。この構成によれば、前記第２の主軸台に被加工物を保持させ、くし歯刃物台に取り付けた工具で前記被加工物を加工することができるので、同時に二つの被加工物の加工を行うことが可能になる。また、前記主軸台から第２の主軸台に被加工物を受け渡し、二つのくし歯刃物台の工具で被加工物を加工できる位置に前記第２の主軸台を移動させることで、被加工物の両側について同様の複合加工を行うことが可能になる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、両前記くし歯刃物台のずれ量が、各前記工具による前記被加工物の加工点の撓みがそれぞれ最小となるものとしてある。
この構成によれば、各工具の主分力や背分力の大きさの違いに基づいて、工具の配置位置をＺ方向に所定距離ずらすことで、各工具による前記被加工物の加工点の撓みを最小にすることができる。したがって、撓みの生じやすい細物の加工を行う場合や高精度が求められる加工を行う場合に適している。
【００２１】
本発明においては、例えば、前記第１の加工を粗加工とし、前記第２の加工を仕上げ加工として、前記他方のくし歯刃物台の粗加工用の工具を前記一方のくし歯刃物台の仕上げ加工用の工具よりも前記Ｚ方向に前記主軸台寄りに配置し、両前記工具の位置関係を維持した状態で前記第１の加工及び第２の加工を行うようにしてもよい。本発明では、粗加工用の工具が加工端部に達すると、一方のくし歯刃物台がＺ２移動軸によって移動して仕上げ加工を完了させるので、粗加工用の工具の被加工物からの退避を待つことなく、粗加工と仕上げ加工とを同時に行うことができる。
【００２２】
また、前記第１の加工を粗加工とし、前記第２の加工を仕上げ加工とし、前記一方のくし歯刃物台の粗加工用の工具を前記他方のくし歯刃物台の仕上げ加工用の工具よりも前記Ｚ方向に前記主軸台寄りに配置し、両前記工具の位置関係を維持した状態で前記第１の加工及び第２の加工を行うようにしてもよい。このようにすれば、粗加工用の工具が加工端部に達すると、一方のくし歯刃物台がＺ２移動軸によって移動して、前記粗加工用の工具を前記被加工物の移動に追随させるので、粗加工用の工具の被加工物からの退避を待つことなく、粗加工と仕上げ加工とを同時に行うことができる。
【００２３】
また、本発明によれば、一方及び他方のくし歯刃物台のうち、工具が先に加工端部に達した方のくし歯刃物台を、前記工具が前記加工端部に達すると同時に前記工具を前記被加工物から退避させる方向に移動させ、次の加工のための準備を行うようにすることも可能である。このようにすれば、一方のくし歯刃物台の工具で加工を行っている間に他方のくし歯刃物台で工具の割り出し等を行うことができ、次の加工のための準備を迅速に行うことができる。この場合、くし歯刃物台はタレット形の刃物台に比して割り出し速度が早く、その分加工時間を短縮できるという利点がある。
【００２４】
また、本発明によれば、両前記くし歯刃物台の工具がそれぞれ、前記第１の加工部の加工端部及び前記第２の加工部の加工端部に達した後に、前記主軸を前記Ｚ１方向に逆向きに移動させるか又は前記一方のくし歯刃物台を前記Ｚ２移動軸によって逆向きに移動させることで連続加工を行うことも可能である。例えば２つのエンドミルで被加工物の２箇所に溝を形成する場合などに、エンドミルを被加工物から遠ざける必要なく、連続して加工を行うことができる。
【００２５】
さらに、本発明によれば、前記工具の少なくとも一方が回転工具とすることも可能で、バイトのような固定工具に限らず、ホブカッター、エンドミル、ドリル及びタップなどの回転工具を用いた複合加工にも適用が可能である。特に、ドリルによる穴明け加工やタップによるねじ切り加工とエンドミル等による溝切り加工とを同時に行うことは、従来の数値制御自動旋盤では困難であったが、くし歯刃物台の一方を主軸台と同方向に移動可能とし、主軸台の移動と同期させてくし歯刃物台の一方を移動させることで、これら回転工具による加工とエンドミル等による切削加工を同時に行うことが可能になる。
【００２７】
さらに、本発明においては、請求項４に記載するように、請求項１〜３のいずれかに記載の数値制御自動旋盤において、前記主軸に、外周部及び前記主軸の軸線と交叉する端面とを有する前記被加工物が保持され、前記Ｚ２移動軸を持たない第１のくし歯刃物台に回転工具が装着され、前記制御装置が、前記第１のくし歯刃物台を、回転工具が前記被加工物の前記端面に位置決めされるように移動させるとともに、前記Ｚ２移動軸を備えた第２のくし歯刃物台を、工具が前記外周部に位置決めされるように移動させ、前記主軸の回転により前記被加工物を回転させながら前記第２のくし歯刃物台の工具で前記外周部の加工を行うとともに、前記主軸の回転によって前記主軸の軸線から離間した位置にある前記加工位置が描く軌跡を円弧補間し、この円弧補間のデータに基づいて前記第１のくし歯刃物台を前記Ｘ１方向及び前記Ｙ１方向に移動させることによって前記被加工物の加工位置に対する前記回転工具の位置を維持しながら前記主軸を前記第１のくし歯刃物台の工具に対してＺ１方向に相対的に移動させて、前記端面の穴明け加工を行わせる機能を備えた構成とすることも可能である。
この構成によれば、被加工物を主軸とともに回転させながら外周部の加工を行うと同時に、被加工物の端面にドリルなどで穴明け加工を行うことが可能である。回転する被加工物に対する回転工具の相対的な位置決めは、主軸の回転による被加工物の加工位置の軌跡を円弧補間することによって行うとよい。円弧補間は、主軸の角速度と、主軸の軸線から加工位置までの距離とから、簡単な演算処理によって行うことができる。そのため、主軸の回転と同期させて回転工具を回転させるための複雑な装置が不要で、数値制御自動旋盤を大型かつ複雑化することがない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
まず、図１にしたがって、本発明の数値制御自動旋盤の構成を説明する。
数値制御自動旋盤のベッド１上には、Ｘ方向に延びるＸ方向ガイドレール３５及びＺ方向に延びるＺ方向ガイドレール２３，４９が設けられている。
サドル３３が、Ｘ方向ガイドレール３５に移動自在に設けられ、このサドル３３の一側面には支持体３２が設けられ、この支持体３２の一側面にＹ方向に延びるＹ方向ガイドレール３０ａが立設されている。
【００２９】
そして、このＹ方向ガイドレール３０ａに沿って、他方のくし歯刃物台である第１刃物台３が移動自在に設けられている。符号３１は、第１刃物台３を移動させるための駆動機構である。第１刃物台３には、工具ホルダ３８によってＹ方向に工具Ｔが複数保持されている。この工具Ｔは、第１刃物台３とともにＸ方向及びＹ方向に移動自在である。
【００３０】
主軸台２が、Ｚ方向ガイドレール２３に沿って移動自在に設けられている。
主軸台２は、被加工物Ｗが挿通できる貫通穴を軸線上に有する主軸２１を回転自在に支持する。被加工物Ｗは、前記貫通穴を挿通して、主軸２１の先端からＺ方向に延出し、先端が被加工物保持部材であるガイドブッシュ２２によって芯出し，保持される。図示するような長尺の被加工物Ｗに加工を施す場合、工具Ｔによる加工部位の近傍をガイドブッシュ２２のような被加工物保持部材で保持させるようにすれば、前記加工部位における被加工物の撓みを最小限に抑制することができ、高精度加工に有利である。
【００３１】
第２のサドル４３がＺ方向ガイドレール４９に沿って移動自在に設けられている。このサドル４３は、Ｚ方向ガイドレール４９に案内させながら移動する図示しない別のサドル上に設けられていて、この別のサドルに設けられたＸ方向ガイドレール４５に沿ってＸ方向に移動自在である。さらに、サドル４３の一側面にはＹ方向に延びるＹ方向ガイドレール４０ａが設けられ、このＹ方向ガイドレール４０ａに沿って一方のくし歯刃物台である第２刃物台４が移動自在に設けられている。符号４１は第２刃物台４を移動させる駆動機構である。第２刃物台４には工具ホルダ４８によって複数の工具Ｔが保持され、工具Ｔは、第２刃物台４とともにＸ，Ｙ，Ｚの３方向に移動自在である。
【００３２】
上記したサドル３３，第１刃物台３，主軸台２，サドル４３及び第２刃物台４の移動量は、Ｘ方向リニアスケール３６，４６、Ｙ方向リニアスケール３７，４７、Ｚ方向リニアスケール２４，４４によって計測され、被加工物Ｗの加工部位や工具Ｔの位置座標が演算によって求められる。
【００３３】
図１に示した数値制御自動旋盤にはさらに、主軸台２に対向して第２主軸台５が設けられ、主軸台２に保持した被加工物Ｗの一側面の加工が終了した後に主軸台２のＺ方向に移動によって被加工物を第２主軸台５の主軸５１に受け渡し、Ｚ方向に移動することのできる第２刃物台４の工具Ｔで被加工物Ｗの他側面の加工も行うことができるようになっている。
【００３４】
図１に示した数値制御自動旋盤で行うことのできる複合加工の一例を図２及び図３に示す。なお、図２及び図３では、説明の便宜のために、第１刃物台３側の工具Ｔに添え字「１」を付して表し、第２刃物台４側の工具Ｔに添え字「２」を付して表すものとする。
図２に示す複合加工では、第１刃物台３の工具Ｔ１で被加工物Ｗの外周面に第１の加工である粗加工を行い、それと同時に粗加工の終了した部分を第２刃物台４の工具Ｔ２で第２の加工である仕上げ加工を行う。
【００３５】
主軸２１は、ガイドブッシュ２２で先端側を支持させた状態で被加工物Ｗを保持して回転している。
まず、第１刃物台３及び第２刃物台４が、粗加工を行うための工具Ｔ１と仕上げ加工を行うための工具Ｔ２を所定位置に割り出す。そして、第１刃物台３及び第２刃物台４のＸ方向及びＹ方向の移動によって、工具Ｔ１，Ｔ２の刃先が被加工物Ｗの外周面から所定寸法切り込む位置に、工具Ｔ１，Ｔ２を位置決めする。このとき、工具Ｔ１による粗加工の直後に工具Ｔ２によって仕上げ加工を行うように、工具Ｔ２の方を工具Ｔ１よりもＺ方向にずれ量δだけ被加工物Ｗから遠ざけた位置に位置させておく。
【００３６】
主軸台２がＺ方向に移動すると、ガイドブッシュ２２から被加工物Ｗが送り出され、最初に工具Ｔ１が被加工物Ｗの先端Ｗａに当接して粗加工を開始する（図２（ａ）の状態）。主軸台のＺ方向に移動し続けることで、工具Ｔ２も被加工物Ｗに当接し、被加工物Ｗに粗加工と仕上げ加工とが同時に行われる（図２（ｂ）で示す状態）。工具Ｔ１が被加工物Ｗにおける粗加工部の加工端部Ｗｂに達すると（図２（ｃ）の状態）、主軸台２のＺ方向の移動を停止させ、第２刃物台４をＺ方向に、ずれ量δに相当する分だけ移動させて、工具Ｔ２を仕上げ加工部の加工端部Ｗｃまで移動させ、仕上げ加工を終了する（図２（ｃ）において仮想線で示す状態）。
【００３７】
次に、例えば被加工物Ｗに、径方向の寸法を変更する等の他の加工を行う場合には、第１刃物台３及び／又は第２刃物台４を−Ｘ方向及び＋Ｘ方向に移動させて工具Ｔ１及び工具Ｔ２を被加工物Ｗから遠ざけ、次の工具を選択する。この際、工具Ｔ１，Ｔ２をそれぞれＹ方向に割り出して所定の工具を選択し、選択した新たな工具Ｔ１，Ｔ２を被加工物Ｗに当接するまで＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に移動して加工を行う。
図２に示す加工例では、第２刃物台４のＺ方向の移動開始と同時に工具Ｔ１を加工端部Ｗｂから直線的にＸ方向に退避位置（図２（ｃ）において仮想線で示す位置）まで移動させ、その位置で工具の割り出し等次の加工を準備を行ない、再び直線的に被加工物Ｗまで移動させて被加工物Ｗの加工を開始するので、無駄な時間を削減でき、加工効率を向上させることができる。
さらに、くし歯刃物台である第１刃物台３及び第２刃物台４は、タレット形の刃物台に比して短時間で所定の工具の選択を行うことができるので、その分加工時間を短縮できるという利点もある。
【００３８】
また、これまで、ガイドブッシュを備えた数値制御自動旋盤では、ガイドブッシュの性質上、被加工物の両方送りができない、つまり、送り出した被加工物Ｗを逆方向に引き戻すことができなかったため、被加工物Ｗの外周面で工具を往復させて加工することができず、加工順序が制限されて同一箇所に複数の加工を行う必要のある加工においては、複雑な手順やプログラムが必要であった。この発明の数値制御自動旋盤は、第２刃物台４がＺ方向に移動することができるので、被加工物の外周面で工具を往復させて加工することができ、加工順序に拘束されることなく、加工手順の計画及びプログラミングも容易になる。
【００３９】
なお、図２に示す加工では、工具Ｔ１の主分力や背分力により被加工物Ｗに生じる曲げモーメントと、工具Ｔ２の主分力や背分力により被加工物Ｗに生じる曲げモーメントが互いにうち消し合うように作用するので、これらの力の大きさの違いを考慮に入れてずれ量δを求めることにより、加工中における被加工物Ｗの撓みを最小限度に抑制することができ、高精度の加工を行うことができるという利点がある。このような加工方法は、撓みの生じやすい小径の被加工物Ｗを加工する場合に特に有利である。
【００４０】
図３の加工では、第１刃物台３側のドリルＴ１と第２刃物台４側のエンドミルＴ２とで被加工物Ｗの外周面の穴明け加工（穴を符号ＷＨで示す）及び溝切り加工（溝を符号ＷＳで示す）を行う。主軸台２は、Ｚ方向に間欠移動して所定位置に位置決め停止され、当該位置でドリルＴ１により被加工物Ｗに穴明け加工が行われる。
図３（ａ）に示す最初の穴明け加工において、ドリルＴ１が被加工物Ｗに穴明け加工を行っている間、第２刃物台４のＺ方向の移動とともにエンドミルＴ２が溝切り加工を行っている。
【００４１】
最初の穴明け加工が終了し、次の穴明け加工を行うべく主軸台２がＺ方向に移動すると、第２刃物台４はエンドミルＴ２の最適な送りを確保しつつ主軸台２のＺ方向の移動に同期して移動する。図示しない数値制御装置は、主軸台２と第２刃物台４のＺ方向の相対移動から、エンドミルＴ２の被加工物Ｗにおける位置を常に割り出している。主軸台２の移動中にエンドミルＴ２が溝ＷＳの端部（加工端部）に達すれば（図３（ｂ）の状態）、主軸台２のＺ方向の移動に同期させて第２刃物台４をＺ方向に移動させ、被加工物Ｗに対するエンドミルＴ２の相対速度を０にする（図３（ｃ）の状態）。このように、第２刃物台４のＺ方向の移動速度を、主軸台２の送り速度との関係において常に一定に保つことにより、エンドミルＴ２の加工に最適な送り速度を常に保つことができる。
【００４２】
なお、第１刃物台３側にエンドミルを取り付け、第２刃物台４側にドリルを取り付けて図３に示すような被加工物Ｗの加工を行うことも可能である。
この場合は、主軸台２１のＺ方向の移動によってエンドミルで溝を加工し、ドリルを主軸台２１と同期移動させながら穴明け加工を行う。第２刃物台４を主軸台２１の移動に同期させることでドリルと被加工物Ｗの相対速度を０にすることができるので、ドリルによって被加工物Ｗの穴明け加工を行うことができる。
【００４３】
次に、図４〜図７にしたがって、本発明における他の複合加工の実施形態を説明する。
なお、図４及び図７は数値制御自動旋盤を簡略化的にしたものであるが、その基本的な構成は図１で示した数値制御自動旋盤と変わりがないので、対応する部位には同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【００４４】
図４の数値制御自動旋盤では、第１刃物台３に回転工具であるドリルＴ４が保持され、第２刃物台４に回転工具であるホブカッターＴ３が保持されている。
この実施形態の複合加工においては、ホブカッターＴ３で被加工物Ｗ２の外周部にギヤ歯Ｗ２ｂを形成しながら、ドリルＴ４で被加工物Ｗ２の端面に穴Ｗ２ａを形成して図５に示すような被加工物Ｗ２を形成する。
【００４５】
まず、第２刃物台４の割り出し動作によって回転工具であるホブカッターＴ３を所定位置に割り出す。また、第１刃物台３の割り出し動作によって、回転工具であるドリルＴ４を所定位置に割り出す。
第１刃物台３及び第２刃物台４をＸ，Ｙ方向に移動させてドリルＴ４及びホブカッターＴ３を被加工物Ｗ２に対して位置決めするとともに、主軸２１を回転させて被加工物Ｗ２を回転させる。
【００４６】
この状態で、被加工物Ｗ２の歯切り加工に適した回転速度で被加工物Ｗ２を回転させ、さらに、被加工物Ｗ２の端面の穴明け加工に適した回転速度になるように、ドリルＴ４を被加工物Ｗ２に対して相対的に回転させる。そして、ホブカッターＴ３をＸ方向に移動させて歯切り加工を行う。
被加工物Ｗを回転させながら、前記主軸の軸線から離間した位置に設けられた前記端面の加工位置に穴明け加工を行う場合には、被加工物Ｗ２の前記加工位置に対してドリルＴ４を常に一定位置に保つ必要がある。ドリルＴ４の先端を回転している被加工物Ｗ２の前記加工位置に対して常に一定に保つ手段としては、例えば、第２の刃物台４にドリルＴ４を保持して、主軸の回転と同期させて前記主軸の軸線の周りにドリルＴ４を回転させる回転装置を設けることなどが考えられる。この実施形態では、前記主軸の軸線から離れたところにある前記加工位置の軌跡を円弧補間することによって、ドリルＴ４の位置を被加工物Ｗ２の前記加工位置に追随させている。このような円弧補間によれば、数値制御自動旋盤の機械的な構成を複雑にすることなく、加工上の簡単なプログラムを追加するだけで回転する被加工物の端面に穴明け加工を行うことができる。
【００４７】
図４の数値制御自動旋盤では、図６に示すような被加工物も複合加工によって形成することが可能である。図６に示す被加工物Ｗ３の加工手順を以下に説明する。
主軸２１を割り出し回転させて、被加工物Ｗ３の所定の面を第１刃物台３側に向ける。
【００４８】
また、第１刃物台３及び第２刃物台４は、割り出し動作によって回転工具である図略のエンドミル及びセンタドリルを所定位置に割り出す。
第２刃物台４はセンタドリルを割り出し、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動して前記センタドリルを被加工物Ｗ３の端面に対峠した所定位置に位置決めする。一方、第１刃物台３はエンドミルを割り出し、Ｘ，Ｙ方向に移動して前記エンドミルを被加工物Ｗ３の上方に位置させる。
【００４９】
次いで、エンドミルをＸ方向に移動させて所定深さの溝Ｗ３ａを形成するとともに、第２刃物台４をＺ方向に移動させて被加工物Ｗ３の端面にセンタ穴を形成する。
これら加工が終了した後、第１刃物台３及び主軸台２を移動させてエンドミル及びセンタを被加工物Ｗ３から遠ざける。
【００５０】
第１刃物台３及び第２刃物台４は割り出し動作によって次の工具、例えば、溝Ｗ３ａに穴Ｗ３ｂを形成するためのドリル及び前記センタ穴に穴Ｗ３ｃを形成するためのドリルを割り出す。第１刃物台３は、Ｘ，Ｙ方向に移動して前記ドリルを溝Ｗ３ａに対する所定位置に位置決めし、第２刃物台４はＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動して前記センタ穴と同一の軸線上に前記ドリルを位置決めする。そして、第１刃物台３をＸ方向に移動させて穴Ｗ３ｂを形成すると同時に、第２刃物台４をＺ方向に移動させて穴Ｗ３ｃを形成する。
この後、さらにねじ切りや座ぐり等を行う場合等においても、上記手順を繰り返すことによって、被加工物Ｗ３の異なる部位に、複数の加工を同時に行うことが可能である。
【００５１】
本発明によれば、従来独立して行っていた複数の加工を同時に行うことができるという利点があある。
すなわち、Ｘ，Ｙ方向に移動可能な第１刃物台及び第２刃物台とＺ方向に移動可能な主軸台とを有する従来の数値制御自動旋盤によって、図６に示すような被加工物を加工するには、第１刃物台のＸ，Ｙ方向の移動によって溝Ｗ３ａを形成し、この加工の終了後に前記第１刃物台をＸ，Ｙ方向に移動させて被加工物Ｗ３からエンドミルを遠ざけ、この後、第２刃物台のＸ，Ｙ方向移動によって被加工物Ｗ３の端面に対峠して位置にドリルを位置決めし、このドリルに向けて主軸台を移動させることで穴Ｗ３ｃを形成していた。
【００５２】
本発明では、くし歯形の第２刃物台４をＺ方向にも移動可能にしているので、これら複数の加工を同時に行うことが可能になり、加工時間を大幅に短縮することができるものである。
【００５３】
図７は本発明のさらに他の実施形態にかかる数値制御自動旋盤である。
この実施形態の数値制御自動施盤は、Ｚ方向ガイドレール５３に沿って移動自在な第２の主軸台５を有している。第２の主軸台５の主軸５１は、主軸台２の主軸２１と同一軸線上にあって、主軸２１と主軸５１の問で被加工物Ｗの授受を行い、被加工物の両面加工を行うことができるようになっている。また、この数値制御自動施盤は、第２刃物台４の工具ホルダ４８に、主軸５１に保持された被加工物を加工するためのエンドミルやドリルなどの工具Ｔ５，Ｔ６を保持している。
【００５４】
図７に示す数値制御自動旋盤では、図６に示すような被加工物Ｗ３の加工が行えるだけでなく、図８に示すような被加工物Ｗ４の加工も可能である。
図８に示す被加工物Ｗ４は、図６の被加工物Ｗ３の溝Ｗ３ａ、穴３ｂ，３ｃが両端に形成されている。一方側の溝Ｗ３ａ，穴３ｂ，３ｃの加工については、先の説明と同じであるので省略する。
【００５５】
他方側の溝Ｗ３ａ，穴３ｂ，３ｃを加工するには、被加工物Ｗ４を素材から切断する前に第１の刃物台３の工具によって前記と同様の手順により溝３ａ及び穴３ｂを加工し、この後、被加工物Ｗ４を素材から切り離すとともに第２の主軸台５の主軸５１に受け渡し、主軸５１を向くセンタドリルやドリルなどの工具Ｔ５，Ｔ６で穴Ｗ３ｂの加工を行うことができる。
【００５６】
また、第１の刃物台３や主軸台２及び第２の主軸台５のＺ方向のストロークが十分にある場合は、主軸台２を加工領域Ａから後退させた状態で第２刃物台４をＺ方向に移動させ、第２の工具ホルダ４８に保持された工具Ｔ５，Ｔ６を加工領域Ａに位置させるとともに、第２の主軸台５をＺ方向に移動させて主軸５１に保持した被加工物Ｗ３を加工領域Ａに位置させることにより、第１の刃物台３及び第２の刃物台４で先と同様の加工を行うことができる。
【００５７】
図９は、工具Ｔの代わりに冷却剤を噴射する噴射ノズルＮを第２刃物台４に取り付けた実施形態を示す槻略図である。
工具Ｔで被加工物Ｗの加工を行う場合には、加工ポイントＰの冷却と切粉の排除を効率良く行い、これによってクーラントや冷却エアなどの冷却剤の使用量を少なくするとともに、加工精度の向上とコストの削減及び環境に与える影響の最小化を図ることが好ましい。そのためには、噴射ノズルにより、可能な限り近い位置から加工ポイントＰに集中的にクーラントや冷却エアを噴射するのが好ましい。
【００５８】
従来のＸ，Ｙ方向に移動可能な刃物台の組み合わせによる数値制御自動旋盤では、噴射ノズルが被加工物Ｗ，工具Ｔ又は主軸２１に干渉しやすく、噴射ノズルを加工ポイントＰに近づけるにしても限界があり、効率的な冷却等を行うことは困難であった。
【００５９】
本発明では、第２刃物台４をＺ方向に移動可能としているため、図８に示すように、主軸軸線上の被加工物Ｗから離れた位置から加工ポイントＰに向けて噴射ノズルＮの噴射口Ｎａを近づけることが可能になり、被加工物Ｗ，工具Ｔ又は主軸２１と干渉することなく加工ポイントＰのきわめて近接した位置からクーラント等を噴射させることができるようになる。
【００６０】
本発明の好適な実施形態を説明してきたが、本発明は、第２刃物台をＺ方向に移動できるようにするだけで、従来の数値制御自動旋盤では困難であったさまざまな種類の複合加工を可能にすることができるものである。
本発明は、上述した以外の複合加工にも適用が可能で、これらの複合加工に本発明を適用することにより、加工時間の大幅な短縮を図ることができる。
また、上記の説明では第２の刃物台４のみをＺ方向に移動自在としているが、第１刃物台及び第２刃物台の双方をＺ方向に移動できるようにしてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、くし歯形の刃物台の少なくとも一方をＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に移動可能にするだけで、それまで困難であった種々の加工の複合化を、簡単な加工手順とプログラミングによって行うことができるようになり、被加工物の加工時間を短縮して加工コストを大幅に削減することができる。
また、本発明の数値制御自動旋盤は、くし歯形の刃物台を備えていることを前提としているので、数値制御自動旋盤の小型、軽量、省スペース化を図ることができ、さらに、加工精度の向上も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の数値制御自動旋盤の構成を説明する平面図である。
【図２】図１の数値制御自動旋盤を用いた複合加工の一例を説明する図である。
【図３】図１の数値制御自動旋盤を用いた複合加工の他の例を説明する図である。
【図４】本発明における他の複合加工を実施するための数値制御旋盤の平面図である。
【図５】図４の数値制御自動旋盤によって形成することのできる被加工物の一例にかかり、（ａ）は被加工物の断面側面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図である。
【図６】図４の数値制御自動旋盤によって形成することのできる被加工物の他の例にかかり、（ａ）は被加工物の側面図、（ｂ）は溝部分で断面した被加工物の左側面図である。
【図７】本発明のさらに他の複合加工を実施するための数値制御自動旋盤の平面図である。
【図８】図７の数値制御自動旋盤により加工される被加工物の一例を示す図である。
【図９】工具の代わりにクーラントの噴射ノズルを第２刃物台に取り付けて被加工物の加工を行う実施形態を示す槻略図である。
【図１０】本発明の従来例にかかり、主軸軸線の両側に２つのくし歯刃物台を有する数値制御自動旋盤による複合加工の一例を示す図である。
【図１１】本発明の従来例にかかる複合加工の他の例を示す図である。
【図１２】本発明の従来例にかかる複合加工のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
１  ベッド
２  主軸台
３  第１刃物台（第１のくし歯刃物台）
４  第２刃物台（第２のくし歯刃物台）
５  第２主軸台
２１  主軸
２２  ガイドブッシュ
３５，４５  Ｘ方向ガイドレール
３０ａ，４０ａ  Ｙ方向ガイドレール
２３，４９  Ｚ方向ガイドレール
Ｗ  被加工物
Ｗｂ，Ｗｃ  加工端部
ＷＳ  溝
ＷＨ  穴
Ｔ  工具
Ｎ  噴射ノズル
【図１】
0004392913.tif 000002
【図２】
0004392913.tif 000003
【図３】
0004392913.tif 000004
【図４】
0004392913.tif 000005
【図５】
0004392913.tif 000006
【図６】
0004392913.tif 000007
【図７】
0004392913.tif 000008
【図８】
0004392913.tif 000009
【図９】
0004392913.tif 000010
【図１０】
0004392913.tif 000011
【図１１】
0004392913.tif 000012
【図１２】
0004392913.tif 000013