(57)【要約】【課題】軸受の繰り返し振れ精度を改善し、仕上げ面精度を向上可能な切削加工方法を提供する。【解決手段】軸受内へのオイルの供給を停止した状態で、軸受内に滞留するオイルを排出する工程と、シェーパ加工を行う工程と、を行う切削加工方法とする。該切削加工方法とすることにより、軸受内に滞留するオイルによる転動体の浮き上がり現象等が発生しなくなり、軸受の繰り返し振れ精度が良好となる。尚、軸受内に滞留するオイルを排出する工程としては、スピンドルにシェーパ加工用の切削工具を装着する前に、スピンドルを高速回転させたり、軸受内にエアを供給したりすることが考えられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具を装着可能なスピンドルが主軸頭に軸受を介して回転自在に支持され、前記軸受内にオイルを供給可能であって、前記オイルを供給しながらの回転切削加工と、ワークに対して切削工具を一定の姿勢に保ちつつ行うシェーパ加工とを行う工作機械における切削加工方法であって、
前記軸受内へのオイルの供給を停止した状態で、
前記軸受内に滞留するオイルを排出する工程と、
前記シェーパ加工を行う工程と、
を行う切削加工方法。
【請求項２】
軸受内に滞留するオイルを排出する工程において、
スピンドルにシェーパ加工用の切削工具を装着する前に、前記スピンドルを高速回転させて前記軸受内に滞留するオイルを排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の切削加工方法。
【請求項３】
軸受内にエアを供給可能な工作機械にあっては、
前記軸受内に滞留するオイルを排出する工程において、
前記軸受内にエアを供給して前記軸受内に滞留するオイルを排出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の切削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば工作機械等における切削加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、テーブルに設置されたワーク及び／又は主軸に装着された切削工具の位置を、直交三軸となるＸＹＺ軸、及び所定の２軸周りへの移動により制御して、ワークに対する加工を行う工作機械が知られている。このような工作機械としは、たとえば特許文献１に記載されているようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−７１１号公報
【０００４】
ここで、上述の如き従来の工作機械５１について図５を基に説明する。図５は、従来の工作機械５１の外観を示した説明図である。尚、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸はそれぞれ直交する三軸である。また、Ａ方向及びＣ方向を、それぞれＡ軸周り及びＣ軸周りと称す。
工作機械５１において、ベッド５２上には、ワークＷを載置するためのテーブル５３が設置されている。該テーブル５３は、駆動モータ６０ｘ、６０ｙによってベッド５２上でＸ軸方向及びＹ軸方向へスライド移動可能となっている。また、ベッド５２にはコラム５４が固着されており、該コラム５４の上部には、Ａ軸周りに回転可能な回転板５９を備えたラム５５が取り付けられている。該ラム５５は、駆動モータ６０ｚによってＺ軸方向へスライド移動可能となっている。
【０００５】
一方、回転板５９は、駆動モータ６０ａによってＡ軸周りに回転可能となっており、その前面には、Ｃ軸周りに回転可能で切削工具５８を装着可能なスピンドル５７を有する主軸頭５６が設置されている。尚、スピンドル５７及び切削工具５８は、駆動モータ６０ｃによってＣ軸周りに回転可能となっている。
以上のような工作機械５１は、図示しない制御装置によって、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｃ軸の５軸における移動が制御されており、各軸毎にそれぞれ任意の位置（スライド位置、又は回転位置）へ割出可能となっている。
【０００６】
次に、このような工作機械５１によるワークＷの加工について説明する。
通常加工では、切削工具５８を装着したスピンドル５７をＣ軸周りに高速回転させるとともに、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸方向へテーブル５３及びラム５５をスライド移動させて、ワークＷと切削工具５８との相対位置を調整しながら加工を行う。
一方、工作機械５１では、Ａ軸周り及びＣ軸周りの回転動作を制御して、ワークＷに対する切削工具５８の姿勢を常に一定に保ちながら（たとえば、ワークＷに対して切削工具５８の正面を常に向ける等）、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸方向への送り力によってワークＷを切削するシェーパ加工も可能となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のような工作機械５１においては、通常加工におけるスピンドル５７や切削工具５８のＣ軸周りの回転をよりスムーズに行うべく、スピンドル５７の軸受（ボールベアリング等であって、図示していない）に潤滑油等を供給するのが一般的である。しかしながら、軸受に潤滑油を供給することで、軸受内部において油膜によるボールの浮き上がり現象等が不規則に生じ、軸受の繰り返し振れ精度を悪化させてしまう。このような軸受の繰り返し振れ精度は、特にシェーパ加工においてその仕上げ面に顕著に転写され、図６に示すような不規則な凹凸面を呈してしまう。したがって、従来の工作機械５１では、良好な仕上げ面を常に得ることは困難であり、仕上げ面精度に問題を抱えていた。
【０００８】
そこで、本発明は、上述したような問題点を解決すべくなされたものであって、軸受の繰り返し振れ精度を改善し、仕上げ面精度を向上可能な切削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】
【０００９】
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、切削工具を装着可能なスピンドルが主軸頭に軸受を介して回転自在に支持され、前記軸受内にオイルを供給可能であって、前記オイルを供給しながらの回転切削加工と、ワークに対して切削工具を一定の姿勢に保ちつつ行うシェーパ加工とを行う工作機械における切削加工方法であって、前記軸受内へのオイルの供給を停止した状態で、前記軸受内に滞留するオイルを排出する工程と、前記シェーパ加工を行う工程と、を行う切削加工方法である。
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明において、軸受内に滞留するオイルを排出する工程において、スピンドルにシェーパ加工用の切削工具を装着する前に、前記スピンドルを高速回転させて前記軸受内に滞留するオイルを排出するようにしたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１の発明において、軸受内にエアを供給可能な工作機械にあっては、前記軸受内に滞留するオイルを排出する工程において、前記軸受内にエアを供給して前記軸受内に滞留するオイルを排出するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シェーパ加工に移行する際に軸受内に滞留しているオイルを排出するとともに、軸受内へのオイルの供給を停止した状態のままでシェーパ加工を行うため、軸受の繰り返し振れ精度が良好となる。したがって、不規則な凹凸のない加工断面のそろった高精度の仕上げ面を得ることができる。
また、請求項２の発明によれば、シェーパ加工用の切削工具を装着する前に、スピンドルを高速回転させることによって軸受内に滞留するオイルを排出するようにしているため、軸受内のオイルを除去するための専用の装置等を必要としない切削加工方法となる。したがって、従来の工作機械においても容易に実施可能であり、汎用性が極めて高い。
さらに、請求項３の発明によれば、軸受内にエアを供給することによって軸受内に滞留するオイルを排出するようにしているため、請求項２の発明同様、軸受内のオイルを除去するための専用の装置等を必要としない切削加工方法となる。したがって、従来の工作機械においても容易に実施可能であり、汎用性が極めて高い。加えて、たとえば高速回転用の工具を装着するといった工具交換動作を省略可能であり、より迅速に切削加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態となる切削加工方法、及び該切削加工方法に基づいて加工を行う工作機械について図面を基に説明する。
図１は、工作機械のスピンドル１部分を拡大した説明断面図である。図２（ａ）は、工作機械によるシェーパ加工の説明図であり、図２（ｂ）は、（ａ）における領域（ｂ）を拡大して示したワークＷの説明断面図である。図３は、本実施形態における切削加工方法を示したフローチャート図である。
【００１２】
本発明において、スピンドル１を有する工作機械（図示せず）は、少なくとも直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸、及びスピンドル１の回転軸の４軸以上を制御可能な一般的な工作機械（たとえば、従来技術に記載したような５軸制御立型工作機械等）であればよく、詳細な説明は省略する。このような工作機械に設けられるスピンドル１は、転動体２、内輪３、及び外輪４から構成される軸受５を介して主軸頭６に支持されており、Ｃ軸周りに回転可能となっている。また、スピンドル１の下端には、種々の切削工具７を装着することができる。さらに、転動体２の転がりをより滑らかにする（スピンドル１をより滑らかに回転させる）ためのオイルエアを、エア／オイル供給管８を介してノズル（エア／オイル供給手段）９から軸受５内に供給可能となっており、切削工具７による回転切削加工中は常にオイルエアを供給するようになっている。尚、図示しないミキシングバルブにて、エアとオイル（潤滑油）とを混合してオイルエアを生成しており、ノズル９からはエアのみを噴出することもできる。
【００１３】
上述の如きスピンドル１を有する工作機械では、通常、スピンドル１をＣ軸周りに回転させるとともに、テーブルＴに載置されたワークＷとスピンドル１に装着された切削工具７との相対的なＸＹＺ位置を制御して切削加工を行う。
また、スピンドル１に装着する工具を切削工具７からシェーパ加工用切削工具１０（以下、切削工具１０とする）に交換することによって、図２（ａ）に示すように、ワークＷに対して切削工具１０の姿勢を常に一定に保ちながらＸＹＺ軸方向への送り力によって切削を行うシェーパ加工を行うこともできる。
【００１４】
ここで、本発明の要部となるシェーパ加工へと移行する際の切削加工方法について、図３のフローチャート図を基に説明する。
まず、シェーパ加工への移行に際し、切削加工方法に係る制御が開始となる（Ｓ１）。次に、スピンドル１に装着されている切削工具７を高速回転可能な工具（たとえば、小径のボールエンドミル等）に交換する（Ｓ２）。さらに、回転切削加工中は常に供給するように設定されているオイルエアの軸受５内への供給を停止する（Ｓ３）。そして、該状態にてスピンドル１を高速回転させ、軸受５内に滞留しているオイルを飛散させて軸受５外へと排出する（Ｓ４）。
【００１５】
オイルを十分に排出すると、スピンドル１に装着されている高速回転用工具をシェーパ加工用の切削工具１０に交換する（Ｓ５）。そして、オイルエアの供給停止状態を保持したまま、ワークＷと切削工具１０との相対的なＸＹＺ軸の位置を制御するとともに、切削工具１０のワークＷに対する姿勢を常に一定に保ちながら、切削工具１０を所定の工具軌跡に沿って移動させ、シェーパ加工を行う（Ｓ６）。
【００１６】
シェーパ加工が終了すると、オイルエアの供給を通常状態（回転切削加工中には常に供給する状態）に戻し（Ｓ７）、該制御を終了する（Ｓ８）。
尚、上記オイルエアの供給の可否に係る制御や、切削工具の動作、ワークと切削工具との相対的な位置の制御等は、工作機械に備えられた図示しない制御装置によって制御される。
【００１７】
以上のような切削加工方法によれば、シェーパ加工に移行する際、スピンドル１に高速回転用の工具を装着し、軸受５内へのオイルエアの供給を停止した状態でスピンドル１を高速回転させ、軸受５内のオイルを飛散させ軸受５外へと排出するため、油膜による転動体２の浮き上がり現象等が生じず、軸受５の繰り返し振れ精度が良好となる。したがって、図２（ｂ）に示すように、不規則な凹凸のない加工断面のそろった高精度の仕上げ面を得ることができる。
【００１８】
また、軸受５内のオイルを除去するための専用の装置や工具を必要としない切削加工方法であるため、従来の工作機械においても容易に実施可能であり、汎用性が極めて高い。
【００１９】
なお、本発明の切削加工方法や、該切削加工方法を実施する工作機械の構成は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、切削加工の工程、工作機械本体、ノズル、軸受、切削工具等の構成を、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。
【００２０】
たとえば、上記実施の形態では、Ｓ２として高速回転用の工具に交換する工程を必要としているが、既に高速回転可能な工具がスピンドルに装着されている場合（たとえば、小径のボールエンドミルで回転切削加工を行っていた場合）等には、Ｓ２を省略することができる。また、高速回転用の工具として小径のボールエンドミルを提示しているが、高速回転に耐えうるのであれば、その他の工具であっても何ら問題はない。
さらに、Ｓ３としてオイルエアの供給を停止する工程を設けているが、工作機械の起動直後に回転工具を使用することなくシェーパ加工を行う場合など、当初よりオイルエアの供給がなされていない場合には、Ｓ３を省略することもできる。さらにまた、Ｓ７としてオイルエアの供給を通常状態に戻すようにしているが、Ｓ６のシェーパ加工によりワークに対する加工が完了する場合等には、Ｓ７を省略しても良い。
【００２１】
またさらに、スピンドルを何も装着しない状態で高速回転させ、オイルを排出させるようにしてもよい。このような切削加工方法とすることにより、上記実施の形態では、高速回転用の工具に工具交換する工程、及び高速回転用の工具からシェーパ加工用工具に工具交換する工程と２度の工具交換工程が必要であるのに対し、一度の工具交換だけで済む（回転切削用の工具を取り外して、スピンドルを回転させ、シェーパ加工用工具を装着すればよい）ためより迅速に切削加工を行うことができるという効果がある。
【００２２】
また、上記実施形態の如く、スピンドルの回転にてオイルを排出するのではなく、ノズルからエアのみを噴出させて軸受内のオイル・油膜等を除去するようにしてもよい。このようなエアを用いる切削加工方法について、図４のフローチャート図を基に説明する。図４は、切削加工方法の変更例を示したフローチャート図である。
【００２３】
まず、シェーパ加工への移行に際し、切削加工方法に係る制御が開始となる（Ｓ１１）。次に、回転切削加工中は常に供給するように設定されているオイルエアの軸受内への供給を停止する（Ｓ１２）。さらに、ノズルからエアのみを噴出させて軸受内のオイルを除去する（Ｓ１３）。オイルを除去すると、スピンドルに装着されている工具をシェーパ加工用の切削工具に交換する（Ｓ１４）。そして、オイルエアの供給停止状態を保持したまま、切削工具を所定の工具軌跡に沿って移動させ、シェーパ加工を行う（Ｓ１５）。シェーパ加工が終了すると、オイルエアの供給を通常状態に戻し（Ｓ１７）、該制御を終了する（Ｓ１８）。尚、Ｓ１２、Ｓ１６は、上述のＳ３、Ｓ７と同様、省略することができる。
【００２４】
このようなエアを用いた切削加工方法とすることにより、工具交換の工程数を減らすことができ、より迅速に切削加工を行うことができる。尚、シェーパ加工用の切削工具への交換は、ノズルからエアを噴出するより前のタイミングで行ったり、或いはエアの噴出と同時に行ったりしてもよい。
【００２５】
加えて、本発明に係る切削加工方法を実行する工作機械に係る構成は、上記実施形態に記載したような４軸以上を制御可能な工作機械であればどのようなものであっても良く、従来技術に記載したような５軸制御立型工作機械に限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】工作機械のスピンドル部分を拡大した説明断面図である。
【図２】（ａ）は、工作機械によるシェーパ加工の説明図であり、（ｂ）は、（ａ）における領域（ｂ）を拡大して示したワークの説明断面図である。
【図３】切削加工方法の一例を示したフローチャート図である。
【図４】切削加工方法の変更例を示したフローチャート図である。
【図５】従来の工作機械の外観を示した説明図である。
【図６】従来の工作機械においてシェーパ加工を施されたワークの加工断面を示した説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・スピンドル、２・・転動体、３・・内輪、４・・外輪、５・・軸受、６・・主軸頭、７・・切削工具、８・・エア／オイル供給管、９・・ノズル、１０・・切削工具、Ｔ・・テーブル、Ｗ・・ワーク。
【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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