(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚ軸方向の軸回りに回転して工具を割り出す工具タレットと、当該タレットに装着された回転工具を駆動するためにＺ軸方向に配置した回転駆動軸と、タレットに着脱自在に装着される歯切り装置とを備えたＮＣ旋盤において、
前記歯切り装置は、
歯切り工具が加工位置に割り出されたときにＸ軸方向を向く回転伝達軸と、
この回転伝達軸の軸回りに位置調整可能に固定されている歯切り工具ハウジングと、
この歯切り工具ハウジングに自由回転可能に軸支されて前記回転伝達軸に直角に交叉する歯切り工具軸と、
中心を前記回転伝達軸の延長線上に位置させてこの歯切り工具軸に固定された前記歯切り工具と、
回転伝達軸を前記回転駆動軸に連繋する係脱可能な回転伝達手段と、歯切り工具軸を当該回転伝達軸に連携する傘歯車対と
を備え、
歯切り工具ハウジングの回転伝達軸回りの取付角度を変更することによってワークと歯切り工具との交叉角の変更を行うことを特徴とする、歯切り装置を備えたＮＣ旋盤。
【請求項２】
前記回転駆動軸が中空のタレット割出軸を貫通してタレットの反刃物台側中心に臨出しており、前記回転伝達軸がタレットに固定された取付ハウジングに自由回転可能に軸支され、前記歯切り工具ハウジングがこの取付ハウジングに回転伝達軸の軸回りに位置調整可能に固定されており、歯切り装置をタレットに装着したときに回転駆動軸の臨出端と回転伝達軸の基端とを噛合連結する傘歯車対を備えていることを特徴とする、請求項１記載の歯切り装置を備えたＮＣ旋盤。
【請求項３】
前記歯切り工具ハウジングがタレットの回転工具取付ステーションに嵌挿される工具軸ホルダを実質上一体に備え、前記回転伝達軸がこの工具軸ホルダに自由回転可能に軸支され、歯切り工具ハウジングがタレットの外周に回転伝達軸の軸回りに位置調整可能に固定されており、タレットで歯切り装置を割り出したときに、回転伝達軸の基端がタレットケース内で常にＸ軸方向を向くように軸支された工具駆動軸と嵌合して駆動されることを特徴とする、請求項１記載の歯切り装置を備えたＮＣ旋盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、刃物台に歯車の歯を加工するための歯切り装置を備えたＮＣ旋盤に関するもので、特にタレットに装着された回転工具を駆動するための回転駆動軸を刃物台に備えかつ歯切り装置がタレットに着脱自在に装着される旋盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
刃物台に装着されたタレットにドリルやミーリングカッタなどの回転工具を装着して、孔開け加工やタップ加工、溝切り加工などを可能にしたＮＣ旋盤は公知であり、さらに刃物台に歯切り装置を装着することにより、旋削加工後のワークに直ちに歯切り加工を行うことを可能にした複合旋盤も公知である。この種の装置における歯切り工具には、通常ホブカッタが用いられ、ホブカッタとワークを回転させる主軸とを当該ホブカッタのリード角などに対応する回転比で同期回転させながら加工を行う。従ってこの種の装置においては、歯切り工具を回転駆動する電動機と主軸電動機との同期制御手段が必要である。
【０００３】
歯切り装置をタレットと別個に歯切り台に設けるたとえば特開昭５６−５６３３７号、特開昭５６−６２７２１号公報などに提案されている構造は、歯切り装置に充分な剛性や汎用性を持たせることができるが、装置が大型になること、歯切り工具用の電動機をタレットの回転工具用電動機と別個に設けるか、主軸回転を歯切り工具に伝達する装置を設けなければならないこと、旋削加工等を行うときに歯切り装置を退避させる手段を設けなければならないことなどのために、装置が複雑かつ高価になる欠点がある。
【０００４】
一方、特開平２−１５２７１８号公報等に提案されている歯切り装置をタレットに装着して回転工具駆動用の電動機で歯切り工具の駆動をも行うようにした装置は、装置構造を簡略化でき、従って装置を安価に提供できる長所があるが、歯切り装置の剛性が不足しやすく、ワークと歯切り工具との交叉角を変更できないために加工する歯車のモジュールやスパイラル角に応じて幾種類もの歯切り装置を準備しなければならないこと、歯切り工具への回転伝達系が複雑になって、伝達部分における誤差の集積により、加工精度が低下する等の問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような従来装置の問題点を解決することを課題としており、簡単な構造で精度の高い歯切り加工を行うことができ、歯切り工具のリード角などに応じて工具とワークとの交叉角を変更することも可能な歯切り装置を備えたＮＣ旋盤を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のＮＣ旋盤は、Ｚ軸方向の軸回りに回転して工具を割り出す工具タレット９と、当該タレットに装着された回転工具を駆動するためにＺ軸方向に配置した回転駆動軸１４と、タレットに着脱自在に装着される歯切り装置とを備えたＮＣ旋盤において、歯切り装置は、Ｘ軸方向の回転伝達軸２７及びＸ軸に直角に交叉する歯切り工具軸３４と、歯切り工具軸に固定された歯切り工具３３と、回転伝達軸を前記回転駆動軸に連繋する係脱可能な回転伝達手段１８、３０と、歯切り工具軸を自由回転可能に軸支する歯切り工具ハウジング３２とを備え、歯切り工具ハウジングは回転伝達軸の軸回りに位置調整可能に固定されているものである。
【０００７】
なお、この明細書で言うＺ軸方向とは、旋盤の主軸と平行な方向であり、Ｘ軸方向とは、刃物台の切込送り方向と平行な方向である。またＹ軸方向とは、Ｚ軸及びＸ軸と直角に交叉する方向である。Ｚ軸、Ｘ軸及びＹ軸は、三次元空間内で互いに直交する座標軸を形成している。
【０００８】
上記手段を備えたＮＣ旋盤における歯切り加工動作は、タレットの回転による歯切り工具の割出動作を除き、ホブ盤における歯切り動作と同様である。すなわち歯切り加工を行うときは、回転伝達軸２７がＸ軸方向を向くようにタレット９を割り出し、刃物台６を所定の切込位置に進出した後、主軸電動機と工具駆動電動機を所定の回転比で同期回転させながら、刃物台６をＺ軸方向に移動させることにより歯切りを行う。タレット９にはその円周に配置された工具装着ステーションにそれぞれのワークの加工に必要な旋削工具や回転工具を装着し、必要な工具を割り出して旋削加工、ミーリング加工、ドリル加工等を行う。ミーリング加工やドリル加工を行うときのミーリングカッタやドリルの回転駆動は、工具駆動電動機で行う。
【０００９】
加工する歯車のモジュールやスパイラル角によるワークと歯切り工具との交叉角の変更は、歯切り工具ハウジング３２の回転伝達軸２７回りの取付角度を変更することによって行う。歯切り工具ハウジング３２は、タレットケース９ａやタレットに固定した取付ハウジング２５にボルト３１等で締結される構造とし、ワークと歯切り工具との交叉角を変更するときは、当該ボルト３１を緩め、歯切り工具ハウジング３２の取付角度を変更することによって行う。
【００１０】
請求項２の手段すなわち、上記請求項１の手段に加えて、前記回転駆動軸１４が中空のタレット割出軸８を貫通してタレット９の反刃物台側中心に臨出しており、歯切り装置は回転伝達軸２７を自由回転可能に軸支する取付ハウジング２５を備え、歯切り装置をタレット９に装着したときに回転駆動軸１４の臨出端と回転伝達軸の基端とを噛合連結する傘歯車対１８、３０を備えた手段によれば、タレットに装着した状態での歯切り装置の剛性を高くすることが容易であり、工具駆動電動機４３から歯切り工具３３に至る回転伝達系を単純化できるので、精度の高い歯切り加工が実現できる。また歯切り装置をタレットの割出回転中心に近い位置に装着できるので、剛性の向上とタレットの回転慣性の低減を図ることができ、さらに歯切り装置がタレットの工具ステーションを占有しないので、タレットに装着可能な工具の数を減少させることもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２はこの発明のＮＣ旋盤の第１実施例を示した図で、図３は旋盤の全体構成を模式的に示す図である。旋盤の主軸１は主軸台２に軸支されており、先端にチャック３が装着され、主軸割出モータ４で駆動することにより、低速回転及び割出位置決めが可能になっている。主軸の高速回転は、同一のモータまたは別に設けられた旋削用主軸モータで行う。移動台５は、図示しないベッドに設けられたＺ軸方向のガイドに沿って摺動自在であり、図示しないＺ軸方向の送りネジと螺合している。刃物台６は移動台５にＸ軸方向に設けたガイドに沿って摺動自在であり、図示しないＸ軸方向の送りネジに螺合して切込送りが与えられる。
【００１２】
刃物台６に設けた軸受ハウジング７には、中空の割出軸８が軸方向移動及び回転自在に軸支されており、その一端にはタレットケース９ａが固定され、他端は歯車１０及び減速歯車列１１を介して割出電動機１２に連結されている。割出軸８の中間外周には、軸受ハウジングとの間に油圧シリンダ装置が形成されており、またタレットケース９ａの背面と、これに対向する軸受ハウジングの側面とには、面歯車継手が設けられている。油圧シリンダ装置１３への油圧を切り換えることにより、面歯車継手の係脱が行われる。割出電動機１２によるタレットの割出しは、面歯車継手を離脱させた状態で行い、所定の割出位置は面歯車継手を嵌合させて固定する。
【００１３】
割出軸８の軸心には、回転駆動軸１４が軸方向移動不能に軸支されている。回転駆動軸１４の先端は、タレット９を貫通してタレットの正面に突出しており、基端はプーリ１５及び歯付きベルト１６を介して工具駆動電動機４３に連結されている。
【００１４】
回転駆動軸１４の先端には、図２に示すように、両端に傘歯車１７、１８を形成したギヤスリーブ１９が嵌着され、その傘歯車の一方１７は、タレットケース９ａ内に位置し、他方はタレットケースから突出した回転駆動軸１４の先端部に位置している。タレットケース内の傘歯車１７には、タレットケース内で常にＸ軸方向を向くように軸支された工具駆動軸２０の基端に形成した傘歯車２１が噛合している。ここでは詳しい説明は省略するが、タレットケース９ａ内には刃物台の軸受ハウジングに固定されたインナーケース２２が内装されており、工具駆動軸２０はこのインナーケースに軸支されている。従って工具駆動軸２０はタレットケース９ａが回転しても回転せず、常にＸ軸方向を向いており、工具駆動軸２０の工具割出位置に回転工具が割り出されたとき、工具駆動軸と回転工具軸とが嵌合して、工具駆動軸の回転が回転工具軸に伝達されるようになっている。ギヤスリーブ１９の外側に示されている二層のベアリングのうち、小径のベアリング２３はインナーケース２２と回転駆動軸１４との間の相対回転を許容するためのベアリングであり、大径側のベアリング２４はインナーケース２２とタレットケース９ａとの間の相対回転を許容するためのベアリングである。タレットケースの正面には、歯切り装置の取付ハウジング２５がボルト２６で固定されている。取付ハウジング２５には、タレットの半径方向であって、歯切り工具が加工位置に割り出されたときに、Ｘ軸方向を向く回転伝達軸２７が軸受２８、２９で軸支されており、その基端に形成した傘歯車３０と、前記ギヤスリーブ１９の突出端側の傘歯車１８とが噛合している。
【００１５】
取付ハウジング２５には、ボルト３１で歯切り工具ハウジング３２が固定されている。その固定面は回転伝達軸２７に直交する面であり、取付ハウジング２５と歯切り工具ハウジング３２との間には、回転伝達軸２７と同軸の円形の嵌合部が設けられている。従って歯切り工具ハウジング側のボルト３１の挿通孔を回転伝達軸２７と同心の円弧状の長孔とすることにより、歯切り工具ハウジング３２の回転伝達軸２７回りの角度を変更して、取付ハウジング２５に固定することができる。歯切り工具ハウジング３２には、図１に示すように、中央に歯切り工具（ホブカッタ）３３を固定した歯切り工具軸３４が歯切り工具３３の両側に配置された軸受３５、３６で軸支されている。歯切り工具３３はその中心が回転伝達軸２７の延長線上にくるように配置されている。歯切り工具軸３４の一端には、はすば歯車３７が固定されており、このはすば歯車に噛合するはずば歯車３８を一端に取り付けた第２回転伝達軸３９が歯切り工具軸３４と平行にして歯切り工具ハウジング３２に軸支されている。第２回転伝達軸３９の内側の端部には傘歯車４０が形成されており、この傘歯車４０が取付ハウジング側の回転伝達軸２７の先端に形成した傘歯車４１に噛合している。
【００１６】
上記構成から理解されるように、歯切り装置４２をタレットケース９ａに装着した状態で工具駆動電動機４３を回転すれば、歯切り工具３３が回転するから、割出電動機１２で歯切り工具３３を加工位置に割り出した状態で、主軸電動機４と工具駆動電動機４３とを、ＮＣ装置で一定の回転比で同期回転すれば、チャック３で把持したワークに平歯車やはすば歯車を加工することができる。図４に示す歯切り加工に必要なワークの中心軸と歯切り工具の中心軸との間の交叉角θは、取付ハウジング２５に対する歯切り工具ハウジング３２の回転伝達軸２７回りの固定位置を調節することによって設定できる。このとき、歯切り工具ハウジングの取付角度をどのような角度に設定しても、歯切り工具３３の回転駆動系に問題が生ずることはない。これは回転伝達軸２７をＸ軸方向に配置し、その回転を歯車を介して歯切り工具軸３４に伝達する構成を採用することによって達成されている。
【００１７】
ＮＣ旋盤には、タレットをＹ軸方向に移動可能に設ける構成が公知である。この発明のＮＣ旋盤Ｆは、タレットをＹ軸方向に移動位置決め可能な構成を採用することにより、歯切り工具３３の歯とワークとが接触する位置を変位させることができる。そのような変位動作を適宜行ってやれば、歯切り工具３３の切刃が局部的に摩耗するのを避けることができ、歯切り工具の寿命を長くすることができる。
【００１８】
図５は歯切り装置４２ａをタレットの回転工具取付ステーションに装着するようにした第２実施例を示したものである。第１実施例との主要な相違点は、取付ハウジングを有しておらず、歯切り工具ハウジング３２が直接タレットケース９にボルト３１で固定されること、Ｘ軸方向の回転伝達軸２７が歯切り工具ハウジング３２と実質上一体に設けた工具軸ホルダ４４に軸支されていること、及びタレットで歯切り装置４２ａを割り出したときに、回転伝達軸２７の基端が前述したタレットのインナーケースに軸支されている工具駆動軸２０と嵌合して駆動される点である。以下上記相違点を詳述する。
【００１９】
この第２実施例の歯切り装置４２ａは歯切り工具ハウジング３２と実質上一体の工具軸ホルダ４４をタレット９の回転工具取付ステーションに嵌挿して装着され、タレット９に対する回転伝達軸２７回りの角度を固定ネジ３１で固定した状態でタレット９の外周に装着されている。工具軸ホルダ４４に軸受４５、４６で軸支された回転伝達軸２７の基端には、嵌合突起４７が突出しており、この嵌合突起４７は歯切り装置４２ａが加工位置に割り出されたとき、前述した工具駆動軸２０の先端の嵌合溝４８に嵌合する。回転伝達軸２７の外径側端部には傘歯車４９が形成されており、この傘歯車が歯切り工具ハウジング３２に歯切り工具軸３４と平行に軸支された第２回転伝達軸３９の内側端に形成した傘歯車４０と噛合している。以下第２回転伝達軸３９の回転がはすば歯車３７、３８を介して歯切り工具軸３４に伝達され、この歯切り工具軸の中央に固定した歯切り工具３３を回転させることは第１実施例と同様である。
【００２０】
この第２実施例の構成は、歯切り装置を第１実施例のものよりコンパクトに構成できるという長所がある反面、工具駆動電動機４３から歯切り工具３３に至る回転伝達系が複雑になり、その回転伝達要素間のわずかなガタが集積されて、歯切り精度を低下させるという問題や、歯切り装置がタレット９の外周のさらに外側に突出するため、タレット割出時の回転慣性が大きくなること、さらに歯切り装置がタレットの工具取付ステーションの少なくとも１個、通常は複数個を占有するので、タレットに装着可能な工具の数が減少する等の欠点がある。なお、この第２実施例のものにおいても、タレット９への歯切り工具ハウジング３２への取付角度を調整することにより、工具駆動軸２０から歯切り工具軸３４への回転伝達機能を損なうことなく、ワークと歯切り工具３３との交叉角θを自由に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の要部の断面側面図
【図２】第１実施例の要部の断面正面図
【図３】旋盤の全体構成を模式的に示す平面図
【図４】歯切り加工におけるワークと歯切り工具との交叉角を示す説明図
【図５】第２実施例の要部の断面側面図
【符号の説明】
８  割出軸
９  タレット
14  回転駆動軸
18  傘歯車
25  取付ハウジング
30  傘歯車
32  歯切工具ハウジング
33  歯切工具
34  歯切工具軸
【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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