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1. (WO2015129567) 工作機械
Document

明 細 書

発明の名称 工作機械

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007   0008  

発明の効果

0009   0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064  

符号の説明

0065  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1   2   3   4   5   6   7  

明 細 書

発明の名称 : 工作機械

技術分野

[0001]
 本発明は、ワークを切削する工作機械に関する。

背景技術

[0002]
 工作機械の1つである旋盤は、加工対象であるワークを回転軸(スピンドル)に保持し、ワークを回転させながらバイト等の加工ツールにより切削加工等を行う(特許文献1参照)。このような旋盤を用いた加工法として、例えば、ワークの接線方向(回転軸と交差する方向)にバイトを送りながらワークを切削する加工方法が知られている。この加工方法では、直線状の切刃(以下、直線切刃という。)を有する三角形状又は矩形状の切削工具が、ホルダに取り付けられた状態で用いられる。上記した切削加工を行う際、ワークの回転軸に平行な平面(ワークの母線を含む平面)に対して直線切刃が傾いて設置されると、その傾きに応じた勾配がワークに形成されてしまう。このため、切削工具は、ワークの回転軸に平行な平面に直線切刃が沿うように固定されることが必要となる。
[0003]
 例えば、三角形状の切削工具の場合は、切削工具の側面のうち2面をホルダの2つの基準面に当接させてホルダに取り付けられる。この構成では、ホルダに形成される基準面が直線切刃に対して傾斜しているため、直線切刃を精度よく配置させることが難しく、通常、切削工具をホルダに取り付けた後に直線切刃の向きを調整する調整機構をホルダに備えている。一方、矩形状の切削工具の場合は、切削工具の側面にキー溝を形成させ、ホルダの突起に係合させることでホルダへの位置決めを行いつつ、切削工具の側面をホルダの基準面に当接させることで直線切刃の向きを回転軸に平行な平面に沿うように固定するものが提案されている。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特許第2701706号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 上記したように切削工具を送りながら切削する方法では、回転軸に平行な平面に直線切刃が沿うように、切削工具を位置決めしてホルダに固定することが必要である。さらに、上記した切削方法は、切削工具をワークの接線方向に移動させながら加工を行うため、加工に際して切削工具に作用する反力が大きくなり、ホルダに切削工具を強く保持させることが望まれる。従来の矩形状の切削工具では、切削工具の側面をホルダの基準面に当接させて直線切刃の向きを精度よく設定するが、ホルダに切削工具を強く保持させるため、複数個所(例えば2個所)のボルト止めが適用されており、このように複数個所で切削工具を固定したのでは、切削工具の交換作業に手間がかかるといった課題を有している。また、ホルダへの位置決めを行うためにキー溝が形成されるので、ホルダへの突起の形成や切削工具へのキー溝の形成など、製造コストの増加を招くことになる。
[0006]
 以上のような事情に鑑み、本発明は、切削工具をホルダに容易に取り付けることができ、しかも、取付時に直線切刃の向きを精度よく設定することが可能であり、ホルダや切削工具などの製造コストを抑えることが可能な工作機械を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007]
 本発明では、ワークを保持して回転する主軸と、ワークを切削する直線切刃を有する矩形板状の切削工具を、主軸の軸線に平行なZ方向と、Z方向に直交しかつワークに対する切削量を規定するX方向と、Z方向及びX方向にそれぞれ直交するY方向とのうち少なくともY方向またはY方向とZ方向とを合成した方向に、ワークに対して相対的に移動させる移動装置と、直線切刃の方向をX方向から見てZ方向に対して傾けた状態で切削工具を保持するホルダと、を備え、ホルダは、直線切刃を含む切削工具の側面のうち直線切刃に平行な第1面に当接しかつYZ平面あるいは前記ワークの円筒面に接する平面に平行な第1基準面と、切削工具の側面のうち第1面に交差する第2面に当接する第2基準面と、を備え、直線切刃を、YZ平面あるいはワークの円筒面に接する平面に平行な平面に沿って、移動装置により少なくともY方向または前記合成した方向に移動させながら、ワークを切削する工作機械が提供される。
[0008]
 また、第1基準面及び第2基準面の少なくとも一方は、ワークを切削する際の反力を受ける位置に配置されてもよい。また、ホルダは、移動装置によって移動する刃物台に保持されるとともに、刃物台に当接する第3基準面を備え、第3基準面は、第1基準面に対応して設定されてもよい。また、第3基準面は、第1基準面に対して平行または垂直に配置されてもよい。また、ホルダは、切削工具を固定するボルトを有し、切削工具は、ボルトのネジ部の径よりも大きな貫通穴を有してもよい。

発明の効果

[0009]
 本発明によれば、切削工具の第1面がホルダの第1基準面に当接し、切削工具の第2面がホルダの第2基準面に当接することにより、ホルダに対する切削工具の位置決めを容易に行うことができ、直線切刃の向きを回転軸に平行な平面に沿うように精度よく設定することができる。さらに、ホルダへの切削工具の取り付けが容易となり、切削工具やホルダにキー溝や突起などを設ける必要がなく、簡単な構成が採用されるので、ホルダ及び切削工具等の製造コストを抑えることができる。
[0010]
 また、第1基準面及び第2基準面の少なくとも一方が、ワークを切削する際の反力を受ける位置に配置されるものでは、第1基準面及び第2基準面の少なくとも一方でワーク切削時に作用する切削工具の反力を支持するので、切削工具の位置ずれを防止できる。また、ホルダが、移動装置によって移動する刃物台にツールヘッドを介して保持されるものでは、ホルダの第3基準面が第1基準面に対応して設定されるので、ホルダをツールヘッドに取り付けることにより切削工具の位置決めを容易に行うことができる。また、第3基準面が、第1基準面に対して平行または垂直に配置されるものでは、ツールヘッッドに取り付けられたホルダと、切削工具の直線切刃との位置関係がより簡単に設定され、ホルダ等の製造コストを低減できる。また、切削工具が、ホルダに備えるボルトのネジ部の径よりも大きな貫通穴を有するものでは、切削工具の外形が多少異なっていても、切削工具の第1面及び第2面を第1基準面及び第2基準面にそれぞれ当接させることができ、さらにこの状態でボルトを締めることにより容易に切削工具をホルダに取り付けることができる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 第1実施形態に係る工作機械の要部の一例を示し、(a)は側面図、(b)は正面図である。
[図2] ワークに対応する部分を拡大して示す斜視図である。
[図3] ホルダをツールヘッドに取り付けた状態の一例を示す斜視図である。
[図4] (a)は切削工具の一例を示す斜視図、(b)はホルダの一例を示す斜視図、(c)は切削時に切削工具に作用する力を示す図である。
[図5] (a)はX方向からワークを見たとき切削工具の動作の一例を示す図、(b)はZ方向からワークを見たとき切削工具の動作の一例を示す図である。
[図6] X方向からワークを見たとき切削工具の動作の他の例を示す図である。
[図7] 第2実施形態に係る工作機械の要部の一例を示し、(a)は切削工具及びホルダの一例を示す斜視図、(b)はホルダの一例を示す斜視図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、XYZ座標系を用いて図中の方向を説明する。このXYZ座標系においては、水平面に平行な平面をYZ平面とする。このYZ平面において主軸7(対向軸8)の回転軸方向をZ方向と表記し、Z方向に直交する方向をY方向と表記する。また、YZ平面に垂直な方向はX方向と表記する。X軸は、Z方向に直交し、かつ、ワークに対する切削量を規定する方向である。X方向、Y方向及びZ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が+方向であり、矢印の方向とは反対の方向が-方向であるものとして説明する。
[0013]
 <第1実施形態>
 第1実施形態に係る工作機械100について、図面を用いて説明する。図1は、第1実施形態に係る工作機械100の要部の一例を示し、(a)は側面図、(b)は正面図である。図1に示す工作機械100は、旋盤である。図1において、工作機械100の+Y側が正面であり、-Y側が背面である。また、工作機械100の±Z側は側面であり、Z方向は工作機械100の左右方向である。
[0014]
 図1に示すように、工作機械100は、ベース1を有している。ベース1には、主軸台2と心押し台4とが設けられる。主軸台2は、不図示の軸受け等により主軸7を回転可能な状態で支持している。なお、主軸台2は、ベース1に固定されるが、Z方向、X方向、Y方向等に移動可能に形成され、モータ等の駆動によって移動するものでもよい。主軸7の+Z側の端部には、チャック駆動部9が設けられている。チャック駆動部9は、複数の把握爪9aを主軸7の径方向に移動させてワークWを保持させる。図1では、主軸7の回転軸周りに等間隔に配置された3つの把握爪9aを用いてワークWを把持しているが、これに限定されず、把握爪9aの個数や形状は、ワークWを保持可能な任意の構成のものが用いられる。なお、把握爪9aによって保持されるワークWは、円筒面Waを有する形状(例えば円柱形など)に形成されている。
[0015]
 主軸7の-Z側の端部は主軸台2から-Z方向に突出しており、この端部にプーリー11が取り付けられる。プーリー11と、ベース1に設けられたモータ12の回転軸との間にはベルト13が掛け渡されている。これにより、主軸7は、モータ12の駆動によりベルト13を介して回転する。モータ12は、不図示の制御部からの指示により回転数等が制御される。モータ12としては、例えば、トルク制御機構を備えたモータが用いられる。また、主軸7は、モータ12及びベルト13によって駆動されることに限定されず、モータ12の駆動を歯車列等で主軸7に伝達するものや、モータ12によって直接主軸7を回転させるものでもよい。
[0016]
 心押し台4は、ベース1上に設置されたZ方向ガイド3に沿って移動可能に形成される。心押し台4は、不図示の軸受け等により対向軸8を回転可能な状態で支持している。主軸7の回転軸方向と、対向軸8の回転軸方向とはZ方向に一致した状態となっている。心押し台4の-Z側の端部には、センター10が取り付けられている。
[0017]
 図1(b)の一点鎖線で示すように、ワークWが長尺である場合(Z方向に長い場合)は、ワークWの+Z側の端部を心押し台4のセンター10で保持する。これにより、長尺のワークWは主軸7と対向軸8とに挟まれた状態で回転するため、切削加工時に安定してワークWを回転させることができる。ワークWが短尺の場合(Z方向に短い場合)、ワークWは、主軸7の把握爪9aのみにより保持されて回転する。この場合には、心押し台4を用いなくてもよい。
[0018]
 続いて、図1(a)及び(b)に示すように、ベース1にはZ方向に配置されたZ方向ガイド5が設けられる。また、Z方向ガイド5の-X位置には、Z方向ガイド5と同様にZ方向に配置されたZ方向ガイド5Aが設けられる。Z方向ガイド5、5Aのそれぞれには、Z方向ガイド5、5Aに沿ってZ方向に移動可能なZ軸スライド17、17Aが設けられる。Z軸スライド17は、図1(b)に示すように、Z方向駆動系(移動装置)M1の駆動によりZ方向に移動し、所定位置で保持される。なお、Z方向駆動系M1は、例えば、電気モータや油圧等が用いられる。また、Z軸スライド17Aは、上記したZ方向駆動系M1と同様の駆動系を有しており、この駆動系の駆動によりZ方向に移動して所定位置で保持される。Z軸スライド17Aの駆動系は、Z方向駆動系M1と同一の構成であってもよく、また、異なる構成であってもよい。また、Z軸スライド17、17Aで共通のZ方向駆動系M1を構成させ、Z軸スライド17、17Aのいずれか一方または双方を駆動させてもよい。
[0019]
 Z軸スライド17、17Aには、それぞれX方向ガイド18、18Aが形成される。また、Z軸スライド17、17Aには、それぞれX方向ガイド18、18Aに沿って移動可能なX軸スライド15、15Aが設けられる。X軸スライド15は、X方向駆動系(移動装置)M2の駆動によりX方向に移動し、所定位置で保持される。なお、X方向駆動系M2は、例えば、電気モータや油圧等が用いられる。また、X軸スライド15Aは、上記したX方向駆動系M2と同様の駆動系を有しており、この駆動系の駆動によりX方向に移動して所定位置で保持される。X軸スライド15Aの駆動系は、X方向駆動系M2と同一の構成であってもよく、また、異なる構成であってもよい。
[0020]
 X軸スライド15、15Aには、それぞれY方向ガイド16、16Aが形成される。また、X軸スライド15、15Aには、それぞれY方向ガイド16、16Aに沿って移動可能な刃物台駆動部21、21Aが設けられる。刃物台駆動部21は、Y方向駆動系(移動装置)M3の駆動によりY方向に移動し、所定位置で保持される。なお、Y方向駆動系M3は、例えば、電気モータや油圧等が用いられる。また、刃物台駆動部21Aは、上記したY方向駆動系M3と同様の駆動系を有しており、この駆動系の駆動によりY方向に移動して所定位置で保持される。刃物台駆動部21Aの駆動系は、Y方向駆動系M3と同一の構成であってもよく、また、異なる構成であってもよい。
[0021]
 刃物台駆動部21、21Aのそれぞれには、モータ等の回転駆動装置が収容されている。刃物台駆動部21には、第1タレット(刃物台)23が取り付けられている。第1タレット23は、回転駆動装置の駆動によりZ方向を軸として回転可能となっている。同様に、刃物台駆動部21Aには、第2タレット(刃物台)23Aが取り付けられている。第2タレット23Aは、回転駆動装置の駆動によりZ方向を軸として回転可能となっている。第1タレット23は、ワークWの上方(+X側)に配置され、第2タレット23Aは、ワークWの下方(-X側)に配置される。これら第1及び第2タレット23、23AでワークWを挟むように配置される。
[0022]
 第1及び第2タレット23、23Aの周面には、切削工具Tを保持するための複数の保持部が設けられている。これら保持部の全部または一部には切削工具Tが保持される。従って、第1及び第2タレット23、23Aを回転させることにより、所望の切削工具Tが選択される。第1及び第2タレット23、23Aの保持部に保持される切削工具Tは、各保持台に対して交換可能である。切削工具Tとしては、ワークWに対して切削加工を施すバイト等の他、ドリルやエンドミル等の回転工具が用いられてもよい。
[0023]
 第1及び第2タレット23、23Aには、複数の保持部の1つとしてツールヘッド24、24Aが形成されている。ツールヘッド24と24Aとは、同一の構成であってもよく、また、異なる構成であってもよい。また、第2タレット23Aには、ツールヘッド24Aが設けられなくてもよい。
[0024]
 ツールヘッド24には、ホルダ25を介して切削工具T1が取り付けられている。また、切削工具T1は、ワークWの円筒面Waに対応可能に形成されている。一方、ツールヘッド24Aには、不図示のホルダを介して、切削工具Tが取り付けられている。この切削工具Tは、ツールヘッド24に取り付けられる切削工具T1と同一でもよく、また、異なってもよい。
[0025]
 図1に示す工作機械100では、ワークWに対して±X側に、ワークWを挟むように切削工具T、T1が配置されているが、いずれか一方であってもよい。また、切削工具T、T1は、ワークWに対してX方向(上下方向)に配置されているが、これに代えて、ワークWに対して水平方向(Y方向)に配置されてもよい。また、切削工具T、T1によるワークWへの切削は、不図示の制御部によって行われ、いずれか一方によりワークWを切削させてもよく、また両者を交互に使用する場合や、両者を同時に使用する場合など、いずれであってもよい。
[0026]
 また、図1では刃物台として第1及び第2タレット23、23Aが用いられるが、これに限定されず、くし歯状の刃物台が用いられてもよい。くし歯状の刃物台は、複数のくし歯部分のそれぞれに切削工具Tが保持され、くし歯が並ぶ方向に移動することにより複数の切削工具Tのうちいずれか1つを選択する。
[0027]
 図2は、ワークWに対応する部分として、主軸7及び第1タレット23を含む要部を拡大して示す斜視図である。図2に示すように、第1タレット23の-X側の面23aには、ツールヘッド24が取り外し可能な状態で取り付けられている。ツールヘッド24の-X側には、切削工具T1を保持するホルダ25が取り外し可能な状態で取り付けられる。ホルダ25に保持される切削工具T1は、直線切刃ThがワークWの回転軸と平行なYZ平面に沿うように設定される。なお、ホルダ25や切削工具T1の詳細については後述する。
[0028]
 切削工具T1は、X方向駆動系M2を駆動してX方向に位置決めされることにより、ワークWに対する切削量を規定する。また、切削工具T1は、Z方向駆動系M1、X方向駆動系M2、及びY方向駆動系M3をそれぞれ駆動することにより、第1タレット23及びツールヘッド24とともに、ワークWに対してZ方向、X方向、Y方向のいずれか1つの方向またはこれら2つ以上を合成した方向に移動可能となっている。
[0029]
 図3は、ツールヘッド24にホルダ25を取り付けた状態の一例を示す斜視図である。 図3に示すように、ツールヘッド24の-X側には、ホルダ25を位置決めするためのガイド24a及びホルダ当接面24bが形成されている。ガイド24aは、Y方向に延びており、ホルダ25の外形に対応した形状及び寸法に形成されている。ガイド24aは、ホルダ25のY方向及びZ方向の位置や、X軸を中心とした回転方向の姿勢を規定する。ホルダ当接面24bは、平面状に形成され、YZ平面に平行となるように設定されている。ホルダ当接面24bは、ホルダ25に当接され、ホルダ25のX方向の位置や、YZ平面に対するホルダ25の姿勢を規定する。
[0030]
 ホルダ25は、-X側の面からX方向に形成された2つの孔部25aを介して不図示のボルトによってツールヘッド24に取り付けられる。切削工具T1は、ボルト28を介してホルダ25に固定されている。後述するが、切削工具T1の側面のうち+X側の第1面Taはホルダ25の第1基準面26aに当接し、かつ、切削工具T1の側面のうち-Y側の第2面Tbはホルダ25の第2基準面26bに当接している。ホルダ25に固定された切削工具T1は、直線切刃ThがYZ平面に沿って配置される。また、直線切刃Thは、X方向から見てZ方向に対して傾いた状態となっている。
[0031]
 図4(a)は切削工具T1の一例を示す斜視図である。図4(a)に示すように、切削工具T1は、例えば交換可能なスローアウェイチップが用いられるが、これに限定されない。切削工具T1は、矩形板状に形成されている。切削工具T1は、-X側に直線切刃Thが形成される。切削工具T1の側面のうち、+X側の第1面Taは直線切刃Thに対して平行に形成される。切削工具T1の側面のうち、-Y側の第2面Tbは直線切刃Thに対して垂直に形成される。第1面Taと第2面Tbとは垂直となるように配置される。また、切削工具T1のほぼ中央には、ボルト28のネジ部28b(図4(c)参照)の径よりも大きな貫通穴Tcが形成される。
[0032]
 図4(b)は、ホルダ25の一例を示す斜視図である。図4(b)に示すように、ホルダ25は、+X側に第3基準面25bが形成される。第3基準面25bは、YZ平面に平行となるように設定されており、上記したツールヘッド24のホルダ当接面24bに当接する。これにより、ホルダ25に固定される切削工具T1の直線切刃ThはYZ平面に沿って精度よく設定される。なお、ホルダ当接面24bや第3基準面25bは、YZ平面に平行に設定されることに限定されない。例えば、テーパ加工等を施して両者が傾斜した状態で設定されても、直線切刃ThをYZ平面に精度よく設定することができるものであれば、両者の面形状は任意である。
[0033]
 ホルダ25は、切削工具T1の裏面に当接する支持面26が形成される。支持面26には、切削工具T1を固定するためのボルト28に対応したネジ穴27が形成される。支持面26は、X方向から見てZ方向に対して傾いた状態に形成され、直線切刃Thの稜線方向を規定する。この支持面26から連続して、切削工具T1の第1面Taに当接する第1基準面26aと、第2面Tbに当接する第2基準面26bとが形成される。第1基準面26a及び第2基準面26bは、例えば、ホルダ25の支持面26を凹状に削除することにより形成される。第1基準面26aは、YZ平面あるいはワークWの周面に接する平面と平行に形成される。従って、第1基準面26aは、第3基準面25bと平行に設定される。第2基準面26bは平面に形成され、第1基準面26及び第3基準面25bに対して垂直に配置される。
[0034]
 図4(c)は、切削工具T1をホルダ25に取り付けた状態を示している。図4(c)に示すように、切削工具T1は、第1面Taを第1基準面26aに当接させ、かつ第2面Tbを第2基準面26bに当接させた状態でボルト28により支持面26に固定される。なお、切削工具T1に形成された貫通穴Tcの内径r1は、ボルト28のネジ部28aの外径r2より大きく形成されるため、切削工具T1の外形が多少異なる場合であっても第1面Ta及び第2面Tbを第1基準面26a及び第2基準面26bに当接させた状態でホルダ25に固定することができる。なお、ネジ部28bは、切削工具T1の中心部Oに対してずれて配置される場合がある。
[0035]
 また、本実施形態の工作機械100では、切削工具T1を移動させながらワークWに対する切削を行うことが可能である。その際、切削工具T1の直線切刃Thの一端から他端にかけて順次ワークWに当接することとなる。例えば図4(c)において直線切刃Thの右端からワークWに当接する場合、図4(c)に示すように、切削工具T1には+X方向の反力R1と-Z方向の反力R2とが合成された反力Rが作用する。
[0036]
 第1基準面27a及び第2基準面27bは、この反力Rを受ける位置に配置されている。反力Rに対して、ホルダ25の第1基準面26aがX方向の反力R1を受け止めるとともに、第2基準面26bがZ方向の反力R2を受け止める。これにより、切削工具T1は、ホルダ25に強く保持されてその姿勢を維持することができ、加工中に位置ずれが生じるのを防止できる。切削工具T1は1本のボルト28によって固定されるため、このボルト28を取り外すことにより容易にホルダ25から取り外すことができる。
[0037]
 続いて、以上のように構成された工作機械100の動作について説明する。先ず、加工対象であるワークWを主軸7に保持させる。ワークWを把持した後、モータ12を駆動して主軸7を回転させることにより、ワークWを回転させる。なお、主軸7と対向軸8とでワークWを把持する場合には、主軸7と対向軸8とを同期させて回転させる。また、ワークWの回転数は、加工処理に応じて適宜設定される。
[0038]
 続いて、第1タレット23を回転させて切削工具T1を選択する。なお、切削工具T1を選択するのに先立ち、切削工具T1をホルダ25に装着し、そのホルダ25を第1タレット23のツールヘッド24に装着しておく。切削工具T1の装着については、上記のとおり直線切刃Thを下方に向け、第1面Taを第1基準面26aに当接させ、かつ第2面Tbを第2基準面26bに当接させた状態でボルト28を締め付けて支持面26に固定する。また、ホルダ25は、不図示のボルト等によってツールヘッド24に装着される。これにより、直線切刃Thは、YZ平面に平行な方向に配置され、かつX方向から見てZ方向に対して傾いた状態に配置される。
[0039]
 続いて、切削工具T1のX方向の位置が調整される。この調整では、切削工具T1の直線切刃ThがワークWの円筒面Waに対応するように、X方向駆動系M2によって刃物台駆動部21をX方向に移動させる。直線切刃ThのX方向の位置は、ワークWの円筒面Waに対する切削量を規定する。切削量は、不図示の制御部によって予め設定された値に設定されてもよく、また、作業者のマニュアル操作によって行われてもよい。
[0040]
 続いて、ワークWの回転が安定した段階で、切削工具T1によりワークWの円筒面Waに対して切削を行う。切削加工において、切削工具T1の直線切刃Thが移動するXYZ座標位置は、例えば、Z軸スライド17のZ方向への移動、及びツールヘッド24のY方向への移動によって設定され、それぞれZ方向駆動系M1、Y方向駆動系M3の駆動によって行われる。
[0041]
 本実施形態の一例では、切削工具T1の直線切刃Thを、ワークWの円筒面Waの接線方向であるY方向に移動させて加工を行う。このような、Y方向への切削工具T1の移動は、例えば、不図示の制御部に備える記憶部等に予め設定された加工情報(加工レシピ)に基づいて行われる。ただし、切削工具T1の移動を、作業者がマニュアル操作してもよい。
[0042]
 図5(a)は-X方向にワークWを見たときの切削工具T1(直線切刃Th)の動作を示し、(b)は-Z方向にワークWを見たときの切削工具T1(直線切刃Th)の動作を示している。図5(a)に示すように、切削工具T1の直線切刃Thは、Z方向に対して角度αに設定されている。従って、直線切刃Thが、ワークWの-Y側から+Y側に移動した場合、直線切刃Thの+Z側が先にワークWに当接することになる。
[0043]
 図5(a)及び(b)に示すように、直線切刃Thを+Y方向に移動させることにより切削加工を行う。この移動方向は、ワークWの円筒面Waに対する接平面に沿った軌道となる。先ず、直線切刃Thの+Z側の第1端部Th1が円筒面Waに当たり、この第1端部Th1において円筒面Waの切削を行う。その後、直線切刃Thは、円筒面Waに沿って+Y方向に移動することにより、ワークWへの切削部分が第1端部Th1から第2端部Th2に向けて徐々に-Z方向にずれた状態となる。このように、直線切刃ThがY方向に移動するが、ワークWの円筒面Waでは切削部分はZ方向に進んでいく。なお、上記のように、切削工具T1による切削時の反力をホルダ25の第1基準面27a及び第2基準面27bによって受け止めるため、切削工具T1の姿勢が安定し、直線切刃ThをYZ平面に平行な状態に維持しつつ切削を行うことができる。
[0044]
 直線切刃Thの第2端部Th2が円筒面Waから離れた段階で円筒面Waの切削加工が完了する。このように、直線切刃Thの第1端部Th1から第2端部Th2まで全体を用いて円筒面Waを切削しているが、直線切刃Thの一部を用いて円筒面Waを切削してもよい。
[0045]
 なお、上記では第1タレット23の切削工具T1を用いた切削加工を示しているが、第2タレット23Aの切削工具T(図1参照)を加えて、ワークWの切削を行ってもよい。この場合、第2タレット23Aの切削工具Tを、ワークWの-X側において上記した切削工具T1と同様な軌道で移動させて円筒面Waを切削させてもよい。切削工具T1、Tの双方で円筒面Waを切削する場合、円筒面Waの同一周回部分を異なる切削量で行ってもよく、また、円筒面Waの異なる部分をそれぞれ切削させてもよい。ワークWの切削加工が終了すると、把握爪9aによる保持を解除し、ワークWを取り出す。
[0046]
 このように、本実施形態に係る工作機械100は、切削時に切削工具T1をY方向に移動させる構成において、ホルダ25の第1基準面26a及び第2基準面26bに切削工具T1の第1面Ta及び第2面Tbが当接するため、ホルダ25に対する切削工具T1の位置決めが容易であり、直線切刃ThをYZ平面に精度よく設定することができる。また、切削工具T1は、ホルダ25の第1基準面26a及び第2基準面26bに当接することにより強固に保持されるので、1本のボルト28等で固定することができ、切削工具T1の取り付けや取り外しが容易となる。また、切削工具T1やホルダ25にキー溝や突起の形成が不要であり、ホルダ25及び切削工具T1等の製造コストを抑えることができる。
[0047]
 図5では、切削工具T1の直線切刃Thを、ワークWの円筒面Waに沿ってY方向に移動させて加工を行う場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。図6は、切削動作(切削工具T1:直線切刃Thの動作)の他の例を示すものであり、-X方向にワークWを見たときの図である。
[0048]
 図6に示すように、切削工具T1の直線切刃Thは、ワークWの円筒面Waに沿ってZ方向に移動させつつ、その円筒面Waの接線方向であるY方向にも移動させて加工を行う。この場合のY方向、Z方向への切削工具T1の移動は、例えば、不図示の制御部に備える記憶部等に予め設定された加工情報(加工レシピ)に基づいて行われが、作業者がマニュアル操作してもよい。
[0049]
 この場合の切削加工は、図6に示すように、直線切刃Thを、Y方向及びZ方向を合成した合成方向Pに移動させることにより行う。この合成方向Pは、ワークWの円筒面Waに対する接平面に沿った軌道となる。先ず、直線切刃Thの+Z側の第1端部Th1が円筒面Waに当たり、この第1端部Th1において円筒面Waの切削を行う。その後、直線切刃Thは、円筒面Waに沿って合成方向Pに移動することにより、ワークWへの切削部分が第1端部Th1から第2端部Th2に向けて徐々に-Z方向にずれた状態となる。このように、直線切刃ThがY方向に移動するが、ワークWの円筒面Waでは直線Lに沿って直線切刃Thが当たり、Z方向に進んでいく。
[0050]
 直線切刃Thの第2端部Th2が円筒面Waから離れた段階(直線Lの-Z側端部に到達した段階)で切削加工が完了する。直線切刃Thによる切削長さ(直線L)は、直線切刃ThのY方向の長さに加えて、直線切刃ThのZ方向の移動長さの一部が加わることとなる。従って、直線Lの長さは、直線切刃ThのZ方向に対する角度αや、第1端部Th1から第2端部Th2までの直線切刃Thの長さ、合成方向Pの向きによって変動する。例えば、直線切刃Thの角度をαより小さくしたものや、直線切刃Thが長いもの、Z方向に対する合成方向Pの角度が小さいものでは、図6に示すものと比較して、直線Lが長くなる。
[0051]
 合成方向Pは、合成方向PのうちY方向速度及びZ方向速度を調整することにより変更可能である。また、Y方向速度及びZ方向速度は、一定であることに限定されない。例えば、直線切刃Thの第1端部Th1がワークWに当接した時点から第2端部Th2が抜けるまでのY方向の速度を遅くして、またはZ方向の速度を早くして直線Lを長くしてもよい。
[0052]
 なお、合成方向Pは、Y方向及びZ方向を合成した方向に限定されず、例えば、Y方向及びX方向を合成した方向や、Y方向、X方向及びZ方向を合成した方向であってもよい。また、直線切刃ThのX~Z方向の移動は、上記したZ方向駆動系M1、X方向駆動系M2、及びY方向駆動系M3を駆動して行うが、これに代えて一部または全部の方向の移動についてワークWを移動させるものでもよい。
[0053]
 <第2実施形態> 
 第2実施形態に係る工作機械200について説明する。図7は、第2実施形態に係る工作機械200の要部の一例を示し、(a)は切削工具T1及びホルダの一例を示す斜視図、(b)はホルダの一例を示す斜視図である。なお、図7において図示しない構成は、図1に示す工作機械100と同様のものが採用される。
[0054]
 図7(a)に示すように、ホルダ125は、ツールヘッド124に固定されている。なお、ツールヘッド124は、第1実施形態のツールヘッド24と同様に第1タレット23等の刃物台にボルト等によって取り付けられる。ツールヘッド124は、-Z側に凹部が形成され、Y方向において対向するクランプ当接面124aとホルダ当接面124bとが形成される。クランプ当接面124aとホルダ当接面124bとの間隔は、ホルダ125及びクランプ部材129を挿入可能な距離に設定される。
[0055]
 クランプ当接面124aは、凹部の+Y側に形成され、XZ平面と平行に形成される。ホルダ当接面124bは、凹部の-Y側に形成され、同じくXZ平面と平行に形成される。従って、クランプ当接面124aとホルダ当接面124bとは、平行に配置される。なお、図示では隠れているが、凹部の+Z側の面はホルダ125に当接する面であり、XY平面と平行に形成される。また、凹部の+Z側には、不図示のネジ穴が形成され、後述するクランプ部材129を固定するためのボルトとネジ結合する。ホルダ当接面124b及び凹部の+Z側の面は、ホルダ125に当接してホルダ125のY方向及びZ方向の位置や、YZ平面に対するホルダ125の姿勢を規定する。
[0056]
 図7(a)及び(b)に示すように、ホルダ125は、四角柱状に形成されており、+Z側の裏面125aと-Y側の第3基準面125bと、+Y側のクランプ面125cとを備えている。裏面125aは、ツールヘッド124の凹部の+Z側の面に当接し、XY平面と平行に形成される。第3基準面125bは、凹部のホルダ当接面124bに当接し、XZ平面と平行に形成される。クランプ面125cは、凹部のクランプ当接面124aから離間するように配置され、XZ平面と平行に形成される。なお、裏面125a及び第3基準面125bがツールヘッド124に当接することにより、ホルダ125は、ツールヘッド124に対して位置決めされる。
[0057]
 ホルダ125に形成された不図示の支持面には、切削工具T1が取り付けられる。この支持面には、切削工具T1を固定するためのボルト128に対応した不図示のネジ穴が形成される。切削工具T1は、ホルダ125に取り付けられた際、直線切刃Thの稜線方向がX方向から見てZ方向に対して傾いた状態となる。また、ボルト128のネジ部の外径は切削工具T1の貫通穴Tc(図4参照)の内径より小さい点は第1実施形態と同様である。
[0058]
 ホルダ125は、切削工具T1の第1面Taが当接する第1基準面126aと、第2面Tbが当接する第2基準面126bとが形成される。第1基準面126aは、YZ平面と平行に形成される。従って、第1基準面126aは、裏面125a及び第3基準面125bに対して垂直に配置される。第2基準面126bは、平面に形成され、第1基準面126aに対して垂直に配置される。また、第1基準面126a及び第2基準面126bは、第1実施形態と同様、ワークWを切削する際の反力を受ける位置に配置される。
[0059]
 ホルダ125に切削工具T1を装着する場合は、第1実施形態と同様に、切削工具T1の直線切刃Thを下方に向けた状態で、切削工具T1の第1面Taを第1基準面126aに当接させ、かつ第2面Tbを第2基準面126bに当接させた状態でボルト128を締結することにより、切削工具T1はホルダ125に固定される。
[0060]
 ホルダ125は、図7(a)に示すように、第3基準面125bをツールヘッド124の凹部のホルダ当接面124bに当接させ、裏面125aを凹部の+Z面に当接させた状態で、クランプ部材129によってツールヘッド124に固定される。クランプ部材129は、ホルダ125のクランプ面125cと、ツールヘッド124の凹部のクランプ当接面124aとの間に挿入され、YZ平面と平行の断面が楔状に形成されている。クランプ部材129は、貫通穴129aにボルトが差し込まれてツールヘッド124のネジ穴にネジ結合させることで固定される。
[0061]
 クランプ部材129は、ボルトを締めることにより挿入方向に移動し、ホルダ125をホルダ当接面124bに押し付ける。これにより、ホルダ125は、ツールヘッド124に対して位置決めされた状態で固定される。また、ホルダ125に取り付けられた切削工具T1は、第1面Taがホルダ125の第1基準面126aに当接している。第1基準面126aは、ホルダ125の第3基準面125bに対して垂直に配置され、また、直線切刃Thと平行の第1面Taが当接している。従って、ツールヘッド124に保持された切削工具T1の直線切刃Thは、YZ平面に沿って精度よく設定される。
[0062]
 このように、第2実施形態に係る工作機械200は、第1実施形態と同様、直線切刃ThをYZ平面に精度よく設定することができ、切削工具T1の取り付けや取り外しが容易になるとともに、ホルダ125等の製造コストを抑えることができる。また、第2実施形態では、ツールヘッド124に対するホルダ125の固定をクランプ部材129で行うので、ホルダ125を複数のボルト等でツールヘッド124に固定するものと比較してクランプ部材129を操作するだけでよく、ホルダ125の取り付けや取り外しを容易に行うことができる。なお、第2実施形態において、ワークWの切削加工は上記した第1実施形態と同様に行われる。
[0063]
 以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記した各実施形態では、第1基準面26a、126a及び第2基準面26b、126bの双方が、ワークWを切削する際の反力Rを受ける位置に配置される構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、いずれか一方のみが反力Rを受ける位置に配置される構成であってもよい。
[0064]
 また、上記した各実施形態では、第1タレット23がZ方向、X方向及びY方向の3方向に移動可能な構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、第1タレット23はZ方向及びX方向の2方向に移動可能とし、ツールヘッド24、124が第1タレット23に対してY方向に移動可能な構成としてもよい。この場合、第1タレット23に別途駆動系を設けることで対応可能である。なお、第2タレット23Aについても同様である。

符号の説明

[0065]
 M1…Z方向駆動系(移動装置) M2…X方向駆動系(移動装置) M3…Y方向駆動系(移動装置) T1…切削工具 Ta…第1面 Tb…第2面 Tc…貫通穴 Th…直線切刃 R…反力 W…ワーク 7…主軸 23…第1タレット(刃物台) 24、124…ツールヘッド 25、125…ホルダ 25b、125b…第3基準面 26a126a…第1基準面 26b、126b…第2基準面 28…ボルト 28a…ネジ部 100、200…工作機械

請求の範囲

[請求項1]
 ワークを保持して回転する主軸と、
 前記ワークを切削する直線切刃を有する矩形板状の切削工具を、前記主軸の軸線に平行なZ方向と、前記Z方向に直交しかつ前記ワークに対する切削量を規定するX方向と、前記Z方向及び前記X方向にそれぞれ直交するY方向とのうち少なくとも前記Y方向または前記Y方向と前記Z方向とを合成した方向に、前記ワークに対して相対的に移動させる移動装置と、
 前記直線切刃の方向を前記X方向から見て前記Z方向に対して傾けた状態で前記切削工具を保持するホルダと、を備え、
 前記ホルダは、前記直線切刃を含む前記切削工具の側面のうち前記直線切刃に平行な第1面に当接しかつYZ平面あるいは前記ワークの円筒面に接する平面に平行な第1基準面と、前記切削工具の側面のうち前記第1面に交差する第2面に当接する第2基準面と、を備え、
 前記直線切刃を、YZ平面あるいは前記ワークの円筒面に接する平面に平行な平面に沿って、前記移動装置により少なくとも前記Y方向または前記合成した方向に移動させながら、前記ワークを切削する工作機械。
[請求項2]
 前記第1基準面及び前記第2基準面の少なくとも一方は、前記ワークを切削する際の反力を受ける位置に配置される請求項1記載の工作機械。
[請求項3]
 前記ホルダは、前記移動装置によって移動する刃物台にツールヘッドを介して保持されるとともに、前記ツールヘッドに当接する第3基準面を備え、
 前記第3基準面は、前記第1基準面に対応して設定される請求項1または請求項2記載の工作機械。
[請求項4]
 前記第3基準面は、前記第1基準面に対して平行または垂直に配置される請求項3記載の工作機械。
[請求項5]
 前記ホルダは、前記切削工具を固定するボルトを有し、
 前記切削工具は、前記ボルトのネジ部の径よりも大きな貫通穴を有する請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の工作機械。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]