(57)【要約】【課題】ワークの円筒状外面を高精度を確保するように加工する。【解決手段】Ｚ軸方向にのびた軸線を有しかつ軸線周りに回転させられるワークWの円筒状外面を、先端に刃先22を有しかつ回転軸線Crを有する工具18によって加工する装置は、ワーク軸線C1を通ってZ軸方向に直交するＸ軸方向にのびたＸ軸軸線Cxから工具回転軸線CrがＹ軸方向に刃先回転半径R以上隔てられ、かつワーク軸線C1を通ってZ軸方向およびＸ軸方向に直交するＹ軸方向にのびたＹ軸軸線Cyから刃先22がＸ軸方向にワーク仕上寸法半径Dに相当する距離だけ隔てられる位置から、工具回転中心線CrがＸ軸軸線Cxを超える位置まで工具18を回転させながらＹ軸方向に移動させる移動手段を備えている。【選択図】図３
2012115961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚ軸方向にのびた軸線を有しかつ軸線周りに回転させられるワークの円筒状外面を、先端に刃先を有しかつ回転軸線を有する工具によって加工する装置であって、ワーク軸線を通ってＺ軸に直交するＸ軸方向にのびたＸ軸軸線から工具回転軸線がＹ軸方向に刃先回転半径以上隔てられ、かつワーク軸線を通ってＺ軸およびＸ軸に直交するＹ軸方向にのびたＹ軸軸線から刃先がＸ軸方向にワーク仕上寸法半径に相当する距離だけ隔てられる位置から、工具回転中心線がＸ軸軸線を超える位置まで工具を回転させながらＹ軸方向に移動させる移動手段を備えているワーク加工装置。
【請求項２】
Ｚ軸方向にのびた主軸軸線に対する偏心軸線を有しかつ主軸軸線周りに回転させられるワークの円筒状外面を、先端に刃先を有しかつ回転軸線を有する工具によって加工する装置であって、主軸軸線周りの回転にともなうワークの移動に対して、ワークおよび工具の相対的加工関係が一定に保持されるようにワークに工具をＺ軸に直交するＸ軸方向およびＺ軸とＸ軸の双方に直交するＹ軸方向に追従させる追従手段と、追従手段によってワークに工具が追従させられている間に、偏心軸線と交差してＸ軸方向にのびたＸ軸軸線から工具回転軸線がＹ軸方向に刃先回転半径以上隔てられ、かつ偏心軸線と交差してＹ軸方向にのびたＹ軸軸線から刃先がＸ軸方向に仕上げ寸法のワーク半径に相当する距離だけ隔てられる位置から、工具の回転中心線がＸ軸軸線を超える位置まで工具を回転させながらＹ軸方向に移動させるように追従手段による工具のＹ軸方向の移動を修正する修正手段とを備えているワーク加工装置。
【請求項３】
工具が、ワーク外面の軸方向長さの２分の１と一致させられた刃先回転半径を有しており、ワーク外面の軸方向長さを２分するＺ方向位置に工具回転軸線を位置決めする位置決手段を備えている請求項１または２に記載のワーク加工装置。
【請求項４】
工具の刃先回転半径が、調節自在である請求項１〜３のいずれか１つに記載のワーク加工装置。
【請求項５】
工具の刃先が、１枚のみである工具を用いる請求項１〜４のいずれか１つに記載のワーク加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主軸または主軸に対する偏心ピンのようなワークの円筒状外面を加工するワーク加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のワーク加工装置としては、Ｚ軸方向にのびた軸線を有しかつ軸線周りに回転させられるワークの円筒状外面を、先端に刃先を有しかつ回転軸線を有する工具によって加工する装置であって、ワーク軸線を通ってＺ軸に直交するＸ軸方向にのびたＸ軸軸線に工具回転軸線を一致させた状態で、刃先がワーク外面に接近させられるように工具を回転させながらＸ軸方向に移動させるものが知られている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
上記加工装置では、工具として、一般的に、フラットエンドミルが用いられる。フラットエンドミルの刃先端面は、フラットと称されてはいるが、実際には、中心に向かって窪んだ凹凸をなしている。このような刃先端面をＸ軸方向、すなわち、ワーク外面の半径方向に移動させて加工する場合、刃先端面の外周に近い凸の部分のみが先にワーク外面に接触する。このような状態で、加工が進行すると、刃先端面の凹凸の形がそのままワーク外面に転写され、刃先端面の凹凸に対応する凹凸がワーク外面の軸方向に形成されてしまう。そのため、加工されたワーク外面の真円度、円筒度、面粗度等の精度確保が困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６７９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的は、ワークの円筒状外面を高精度を確保するように加工することのできるワーク加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による第１のワーク加工装置は、Ｚ軸方向にのびた軸線を有しかつ軸線周りに回転させられるワークの円筒状外面を、先端に刃先を有しかつ回転軸線を有する工具によって加工する装置であって、ワーク軸線を通ってＺ軸に直交するＸ軸方向にのびたＸ軸軸線から工具回転軸線がＹ軸方向に刃先回転半径以上隔てられ、かつワーク軸線を通ってZ軸およびX軸に直交するＹ軸方向にのびたＹ軸軸線から刃先がＸ軸方向にワーク仕上寸法半径に相当する距離だけ隔てられる位置から、工具回転中心線がＸ軸軸線を超える位置まで工具を回転させながらＹ軸方向に移動させる移動手段を備えているものである。
【０００７】
この発明による第１のワーク加工装置では、回転させられる工具の刃先は、刃先回転径に相当する一定の円周を描く加工円上を移動させられる。工具をＹ軸方向、すなわち、工具の回転半径方向に移動させるため、刃先の描く加工円は、完全フラットとなる。このような加工円をワーク外面の接線方向にそって移動させて、ワーク外面と交差させ、これにより、その交差部分に対応するワーク外面が加工される。このことは、言うならば、ワーク外面が平坦状加工面で切取られることを意味する。これにより、加工されたワーク外面の軸方向に凹凸が形成されることは無い。したがって、軸線周りに回転させられるワークの円筒状外面を高精度に加工することができる。
【０００８】
この発明による第２のワーク加工装置は、Ｚ軸方向にのびた主軸軸線に対する偏心軸線を有しかつ主軸軸線周りに回転させられるワークの円筒状外面を、先端に刃先を有しかつ回転軸線を有する工具によって加工する装置であって、主軸軸線周りの回転にともなうワークに移動の対して、ワークおよび工具の相対的加工関係が一定に保持されるようにワークに工具をZ軸に直交するＸ軸方向およびＺ軸とＸ軸の双方に直交するＹ軸方向に追従させる追従手段と、追従手段によってワークに工具が追従させられている間に、偏心軸線と交差してＸ軸方向にのびたＸ軸軸線から工具回転軸線がＹ軸方向に刃先回転半径以上隔てられ、かつ偏心軸線と交差してＹ軸方向にのびたＹ軸軸線から刃先がＸ軸方向に仕上げ寸法のワーク半径に相当する距離だけ隔てられる位置から、工具の回転中心線がＸ軸軸線を超える位置まで工具を回転させながらＹ軸方向に移動させるように追従手段による工具のＹ軸方向の移動を修正する修正手段とを備えているものである。
【０００９】
この発明による第２のワーク加工装置では、第１のワーク加工装置によるワークをその軸線周りに回転させながら加工する場合と同様に、主軸軸線に対する偏心軸線を有するワークの円筒状外面を高精度に加工することができる。
【００１０】
さらに、工具が、ワーク外面の軸方向長さの２分の１と一致させられた刃先回転半径を有しており、ワーク外面の軸方向長さを２分するＺ方向位置に工具回転軸線を位置決めする位置決手段を備えていると、ワーク外面の軸方向長さの全長を、１サイクルの加工で完了することができるので、ワーク外面の軸方向長さの半分未満の工具を用いてワークの軸方向位置を変更して繰り返し加工する場合に比べ、ワーク表面に段差などを生じさせることのない高精度な加工が可能となる。
【００１１】
また、工具の刃先回転半径が、調節自在であると、ワーク外面の軸方向長さの任意の長さをもつワークに対応することができる。
【００１２】
また、工具の刃先が、１枚のみであると、複数の刃先の高さの差によるワーク表面の凹凸を生じないので、加工精度をさらに向上させることを期待できる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、ワークの円筒状外面を高精度を確保することのできるワーク加工装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明によるワーク加工装置の斜視図である。
【図２】同ワーク加工装置によって加工されるワークの側面図である。
【図３】同ワークの主軸を加工する様子を順を追って示す説明図である。
【図４】図３に示す加工の様子をワーク側面側から見た説明図である。
【図５】図３に示す加工の様子をワーク平面側から見た説明図である。
【図６】同ワークの偏心ピンを加工する際に、偏心ピンに工具を追従させる様子を示す説明図である。
【図７】偏心ピンを加工する様子を順を追って示す図３相当の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を参照すると、ワーク加工装置は、ベッド11上前部に左右相対するように装備されかつワークWを保持している主軸台12および心押台13と、これら主軸台12および心押台13の後方のベッド11上をＺ軸方向（左右方向）に移動自在であるＺ軸テーブル14と、Ｚ軸テーブル14上をＺ軸方向に直交するＹ軸方向（前後方向）に移動自在であるＹ軸テーブル15と、Ｙ軸テーブル15上に立てられているコラム16と、コラム16にそってＺ軸方向およびY軸方向に直交するＸ軸方向（垂直方向）に移動自在であるサドル17と、サドル17に装備されかつ垂直下向きの工具18を有している工具ユニット19とを備えている。
【００１６】
ワークWは、図２に示すように、主軸軸線C1を有する前後端および中央の主軸Mと、主軸Mの間に設けられかつ主軸軸線C1に対する偏心軸線C2をそれぞれ有する反対向きの２つの偏心ピンPとよりなる。主軸Mおよび偏心ピンPの外面の双方が加工対象である。
【００１７】
まず、図３を参照しながら、主軸Mのうち中央部分の外面を加工する場合を説明する。図３は、主軸Mの外面を主軸軸線C1方向から見たものである。
【００１８】
図３において、主軸軸線C1およびＺ軸軸線Czは、一致させられている。主軸軸線C1を通って垂直方向にのびた縦軸がＸ軸軸線Cxであり、主軸軸線C1を通って水平方向にのびた横軸がＹ軸軸線Cyである。
【００１９】
工具18は、垂直状回転軸線Crを有する垂直丸棒状シャンク21と、シャンク21外面下端に側方突出状に取付られかつ回転半径Rを有している１枚の刃先22とよりなる。
【００２０】
図３(a)が加工開始時を、図３(b)および(c)が加工中間時を、図３(d)が加工終了時をそれぞれ示している。
【００２１】
図３(a)において、工具18は、以下に説明する位置にセットされている。工具回転軸線Crは、Ｘ軸軸線CxからＹ軸方向に刃先回転半径R以上の距離L1だけ隔てられている。刃先22は、Ｙ軸軸線CyからＸ軸方向にワーク仕上寸法D径の１／２に相当する距離L2だけ隔てられている。ワーク仕上寸法Dとは、加工前のワークWを、ワークWの１回転によって加工する予定の寸法である。つまり、加工前のワークは、ワーク仕上寸法Dより加工代分だけ、加工後のワークより大である。
【００２２】
図３(a)では、刃先22は、Ｙ軸方向に加工代分に相当する距離だけ、ワークWの外面から離れている。つまり、L1＞Rである。図３(d)では、Ｘ軸軸線Cxに対し工具18の回転軸線Cxがほぼ一致、厳密には、刃先22がワークW外面からＹ軸方向に遠去かる方向に、Ｘ軸軸線Cxを工具18の回転軸線Crが超えている。
【００２３】
図３(a)の状態から、Ｙ軸テーブル15とともに工具18を左方（Y軸方向）に移動させると、図３(b)に示すように、L1が刃先回転半径Rと等しくなり、さらには、図３(c)に示す状態を経過して、図３(d)に示す状態となり、１サイクルの加工が完了する。次回のサイクルでは、図３(a)に示す状態において、サドル17とともに工具18を下方（Ｘ軸方向）に、次回の加工代分だけ、移動させる。上記の手順と同じように、加工を繰り返す。
【００２４】
図４および図５に、図３(a)〜(d)に対応して、主軸W外面を側面および平面からそれぞれ見た様子が示されている。
【００２５】
図４おいて、主軸Mの外径と、破線で示す仕上寸法Dの間が加工範囲となる。図４は主軸M外面の軸方向長さの２分の１と刃先回転半径とが一致させられている場合である。加工は、図４(a）に示すように、主軸M外面の軸方向長さの中央１カ所で始まる。この加工カ所は、加工の進行に伴い左右に拡がり、やがて刃先がX軸軸線Cxと一致するところで図４(b)に示す通り中央部分が仕上寸法Dに達する。さらに加工を進めると、仕上寸法Dの部分が左右に拡がり、図４(c)の状態になる。さらに加工を進めて工具回転軸線CrがX軸軸線Cxと一致すると、加工範囲が主軸Mの軸方向長さ全体に達し、図４(d)に示すように、主軸M全体が仕上寸法Dとなり加工完了される。１サイクルの加工によって、主軸W外面がその全長にわたって加工される。
【００２６】
つぎに、偏心ピンPを加工する場合を説明する。図６に示すように、主軸軸線C1を中心に、ワークWが回転させられると、偏心ピンPは、主軸軸線C1を中心とする偏心円E上を移動させられる。つまり、ワークWの１回転により、偏心ピンPは、偏心円E上を公転しながら、偏心軸線C2周りに自転させられる。
【００２７】
ワークWの公転に対して、これに追従するように、工具18は、ワークWおよび工具18の相対的加工関係が一定に保持されるようにＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させられる。例えば、図６においては、工具18の刃先18が偏心軸線C2を通る垂直線と一致させられた状態に保持されている。
【００２８】
上記において、偏心ピンPに工具18を追従させる動作を行う間において、工具18には、以下の修正動作を行わせる。つまり、追従動作および修正動作を加算した動作が、工具18の真の加工動作となる。
【００２９】
上記相対的加工関係が一定に保持されている場合、工具18および偏心ピンPの相対関係は、偏心ピンPが偏心軸線C2周りに回転するものと想定することが可能である。
【００３０】
したがって、修正動作とは、図３において説明した主軸の加工動作と同一の動作である。これを、図７に示す。
【００３１】
図７において、偏心軸線C2は、Ｚ方向にのびており、偏心軸線C2を通って垂直方向にのびた縦軸がＸ軸軸線Cxであり、偏心軸線C2を通って水平方向にのびた横軸がＹ軸軸線Cyである。
【００３２】
図７(a)〜(d)に示す加工動作は、図３(a)〜(d)に示すものと対応する。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
この発明によるワーク加工装置は、主軸または主軸に対する偏心ピンのようなワークの円筒状外面を加工することを達成するのに適している。
【符号の説明】
【００３４】
18  工具
22  刃先
C1  ワーク軸線
Cx  Ｘ軸軸線
Cy  Ｙ軸軸線
Cr  工具回転軸線
R  刃先回転半径
【図１】
2012115961.tif 000003
【図２】
2012115961.tif 000004
【図３】
2012115961.tif 000005
【図４】
2012115961.tif 000006
【図５】
2012115961.tif 000007
【図６】
2012115961.tif 000008
【図７】
2012115961.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月14日(2010.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明による第２のワーク加工装置は、Ｚ軸方向にのびた主軸軸線に対する偏心軸線を有しかつ主軸軸線周りに回転させられるワークの円筒状外面を、先端に刃先を有しかつ回転軸線を有する工具によって加工する装置であって、主軸軸線周りの回転にともなうワークの移動に対して、ワークおよび工具の相対的加工関係が一定に保持されるようにワークに工具をZ軸に直交するＸ軸方向およびＺ軸とＸ軸の双方に直交するＹ軸方向に追従させる追従手段と、追従手段によってワークに工具が追従させられている間に、偏心軸線と交差してＸ軸方向にのびたＸ軸軸線から工具回転軸線がＹ軸方向に刃先回転半径以上隔てられ、かつ偏心軸線と交差してＹ軸方向にのびたＹ軸軸線から刃先がＸ軸方向に仕上げ寸法のワーク半径に相当する距離だけ隔てられる位置から、工具の回転中心線がＸ軸軸線を超える位置まで工具を回転させながらＹ軸方向に移動させるように追従手段による工具のＹ軸方向の移動を修正する修正手段とを備えているものである。