JPH03131404A - 旋削方法および旋削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、外周又は内周に円周部を存する工作物を旋削
する旋削方法および旋削装置に関する。

（従来の技術） 従来、旋盤等の旋削装置においては、工具台をベツド面
と平行に移動させることにより旋削工具を縦送り（ワー
クの軸線方向の送り）および横送りするようになってお
り、その送り機構として、例えばタレット旋盤に採用さ
れるボールねじ式のものがある。この送り機構は、送り
用モータの出力軸に連結したスクリューに移動体をボー
ルねじ結合させ、該移動体と工具台を一体的に移動させ
るものであり、ボールねじの採用により重荷重のタレッ
ト装置に対応可能にするとともに、繰り返し寿命を高め
るようにしている。なお、タレット旋盤は、回転式の工
具台（タレットヘッド）に複数の工具を取付け、タレッ
トへラドの回転割出しにより順次加工を行うことができ
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の旋削方法および旋削装
置にあっては、ベツド面からワークの軸線までの高さと
旋削中の工具の支持高さとを同一にして工具をベツド面
と平行に移動させる構成であったため、工具台を移動さ
せる送り機構の繰返し位置決め精度によって旋削加工の
精度が決まってしまい、特に要求精度の高い径寸法を満
足するために高精度の横送り機構が必要となって旋削装
置のコストが非常に高くなってしまうという問題があっ
た。

（発明の目的） そこで、本発明は、低コストで高精度旋削を実現できる
旋削方法および旋削装置を提供することを目的としてい
る。

（課題を解決するための手段） 第１の発明は、上記目的達成のため、ワークを軸線周り
に回転させる一方、該ワークに旋削用の工具を当接させ
てワークを旋削する旋削方法であって、工具をワークの
軸線と平行に離間する揺動中心軸周りに揺動自在に保持
する工程と、ワークを回転させた後、前記揺動中心軸及
びワークの軸線を含む旋削基準面の近傍で工具の先端を
ワークに当接させる工程と、工具の先端が旋削基準面に
対し接近又は離隔するよう工具を揺動させる工程と、を
含み、工具の揺動角度に応じて旋削量を微調整すること
を特徴とするものである。

また、第２の発明は、上記目的達成のため、ワークを軸
線周りに回転させる一方、該ワークに旋削用の工具を当
接させてワークを旋削する旋削装置であって、工具の先
端を放射外方側に位置させて複数の工具を保持し、ワー
クの軸線と平行に離間する中心軸周りに回動可能な工具
台と、出力軸が工具台に連結された減速機および該減速
機の入力軸を駆動するモータによって工具台を回動させ
、工具をワークの軸直角方向に揺動、旋回させる旋回駆
動手段と、ワークの軸線および工具台の中心軸を含む旋
削基準面に沿って工具台を移動させる移動手段と、工具
台の回動位置を検知する回動位置検知手段と、移動手段
の作動を制御するとともに回動位置検知手段の検知情報
に基づいて旋回駆動手段のモータを駆動制御し、複数の
工具のうち一の工具を前記旋削基準面の近傍に配置して
該工具の先端が旋削基準面に対して接近又は離隔するよ
う工具を揺動させる制御手段と、を備え、工具の揺動角
度に応じて旋削量を微調整するようにしたことを特徴と
するものであり、前記旋回駆動手段のモータをサーボモ
ータとし、該サーボモータの回転停止位置を前記制御手
段により一定に制御することにより工具台の回転をサー
ボロックするようにもできる。

（作用） 第１の発明では、旋削基準面の近傍でワークに当接した
工具がワークの軸線と平行に離間する揺動中心軸周りに
揺動され、工具の先端が旋削基準面に接近又は離隔する
のに伴って該先端の切込み量が微少に変化し、旋削量が
微調整される。したがって、工具の揺動角変化に対して
旋削量の変化は極めて小さく、簡単な工具の揺動操作を
行うことにより高精度で低コストの旋削が可能となる。

第２の発明では、制御手段により移動手段の作動が制御
されるととももに回動位置検知手段の作動が制御され、
工具台に保持された複数の工具のうち一の工具が旋削基
準面の近傍で回転中のワークを旋削し、さらに、先端を
旋削基準面に接近または離隔する該工具の揺動に伴い切
込み量が微少に変化して旋削量が微調整される。したが
って、複数の工具のうち一の工具を所定位置に配置する
工具台の割出しと旋削量の微調整とが、減速機およびモ
ータからなる簡単な旋回駆動手段を用いて容易に達成で
き、高精度で低コストの旋削装置が提供される。

さらに、第２の発明においては、前記旋回駆動手段のモ
ータがサーボモータとされ、該サーボモータの回転停止
位置が前記制御手段により一定に制御されて、工具台が
任意の回動位置でサーボロックされる。したがって、工
具台の無段階割出しが可能になり、過負荷によるワーク
および工具の損傷も未然に防止される。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜５図は本発明に係る旋削装置の一実施例を示す図
である。

第１〜５図において、■は円柱状のワークであり、ワー
ク１は図示しない主軸台の主軸にチャック３を介して取
付られ、該主軸台により軸線Ａまわりに回転駆動される
。２はタレット台であり、タレット台２は、タレットヘ
ッド４（工具台）および後述する減速機８とサーボモー
タ１１が同軸に配置された旋回駆動機構５を有している
。タレットヘッド４は所定角度間隔を保って放射外方に
又は中心軸Ｂ方向に突出する複数の旋削用のバイト６Ａ
〜６１（工具）を保持し、バイト６Ａ〜６Ｉの刃先（先
端）を放射外方側に位置させており、タレットヘッド４
はワーク１の軸線Ａと平行に離間した中心軸Ｂ（揺動中
心軸）の周りに回動してパイ）６Ａ〜６■を中心軸Ｂの
周りに揺動、旋回させることができる。旋回駆動機構５
は、タレットヘッド４に同軸に連結された円形のテーブ
ル７、あるいは、タレットヘッド４として直接用いるこ
とができるように形成されたテーブル７を出力軸とする
遊星差動歯車型の減速機８と、減速機８の入力軸を兼ね
た回転軸９を有する電動式のサーボモータ１１とからな
る。

減速機８は回転軸９に連結する前段減速部８Ｆおよびテ
ーブル７を駆動する後段減速部８Ｒから構成されている
。前段減速部８Ｆは回転軸９に固定された第１歯車１２
の周りに第１歯車１２より歯数の多い３個の第２歯車１
３を等間隔に噛合させたものであり、第２歯車１３はそ
れぞれ後述する後段減速部８Ｒのカム軸１６に固定され
ている。後段減速部８Ｒは、サーボモータ１１を固定連
結した支持ブロック１４と、軸受１５Ａ、１５Ｂを介し
て中心軸Ｂの周りで支持ブロック１４に等間隔に軸支さ
れた両端部１６ａ、１６ｂおよびこれらの軸線Ｃに対し
て反対方向に同じ距離だけ偏心した円形カム１６ｃ、１
６ｄを存する３本のカム軸１６と、軸受１７Ａ、１７Ｂ
を介してカム軸１６の円形カム１６ｃ、１６ｄに偏心揺
動可能に支持され、カム軸１６の回転に伴って１８０°
異なる位相で中心軸Ｂの周りを公転する一対の外歯歯車
１８Ａ、１８Ｂとを具備している。さらに、外歯歯車１
８Ａ、１８Ｂは同一歯数の波形（例えば、サイクロイド
曲線形）の外歯１８ａを有し、両者の歯数よりわずかに
歯数の多い内歯歯車１９に噛合しており、外歯歯車１８
Ａ、１８Ｂが中心軸Ｂの周りを公転するとき、外歯１８
ａと内歯歯車１９の内歯１９ａの歯数差に応じた微小角
度だけ内歯歯車１９が逆方向に自転する。なお、内歯歯
車１９はテーブル７と一体的に形成され、軸受２１を介
し支持ブロック１４に回動自在に支持されており、内歯
歯車１９とテーブル７が一体に自転（回動）する。すな
わち、減速機８は前段減速部８Ｆにより減速したサーボ
モータ１１の回転を後段減速部８Ｒによってさらに減速
し、その減速出力によりテーブル７に連結されたタレッ
トヘッド４を回動させるようになっており、旋回駆動機
構５はタレットヘッド４を回動させてバイト６Ａ〜６Ｉ
を中心軸Ｂの周りに揺動、旋回させる。

また、テーブル７と支持ブロック１４の間には締弛装置
２２が設けられており、締弛装２２２は、ボルト２３に
より支持ブロック１４に固定されたコレット２４と、コ
レット２４の先端部２４ａに嵌合して先端部２４ａをテ
ーブル７のハブ７ｂに圧接させる筒状ピストン２５とか
らなる。コレット２４および筒状ピストン２５は、支持
ブロック１４との間に環状の液室２６Ｕ、２６Ｌを画成
し、液通路２７Ｌを通して液室２６Ｌに液圧（油圧）が
供給されたときに該液室２６Ｌの容積を拡大する方向に
相対移動してテーブル７のハブ７ｂと支持ブロック１４
とを緊締連結する。さらに、コレット２４および筒状ピ
ストン２５は液通路２７０を通して液室２６Ｕに液圧が
供給されたとき、液室２６Ｕの容積を拡大するよう相対
移動して前記緊締連結状態を解くようになっている。

一方、テーブル７と支持ブロック１４の間には磁気エン
コーダ３１（回動位置検知手段）が設けられており、エ
ンコーダ３１はテーブル７から周方向等間隔に突出した
複数の放射突起７ａに近接、離隔することによりテーブ
ル７の回動量に応じた出力信号を生成する。エンコーダ
３１は図外のコントローラ（制御手段）に接続されてお
り、このコントローラは図外の加工条件設定器やエンコ
ーダ３１および寸法ゲージであるインプロセスゲージ３
２（第１図参照）を含む各種センサからの情報入力に応
じて、前記主軸台の主軸駆動モータ、タレット台２の送
り機構および旋回駆動機構５を作動制御する。コントロ
ーラはマイクロコンビエータ、スイッチ回路および電源
回路などを含んで構成され、内部メモリに予め格納され
た加ニブログラムを実行することによって前記主軸駆動
モータおよび送り機構を公知の方法により作動させる。

また、コントローラはエンコーダ３１の出力信号（検知
情報）およびインプロセスゲージ３２の出力信号等に基
づいて旋回駆動機構５のサーボモータ１１を駆動制御し
、複数のバイト６Ａ〜６Ｉのうち一のバイトを前記軸線
Ａ、中心軸Ｂを含む旋削基準面Ｓの近傍に揺動させてタ
レントヘッド４の割出しを制御するとともに、前記一の
バイト、例えばバイｌ−６Ａ（又はバイ）６Ｂ）を旋削
基準面Ｓに対して接近（又は離隔）するよう揺動させる
ようになっており、バイト６Ａ（又はバイト６Ｂ）の揺
動に伴ってワーク１への外周切込みＮ（又は内周切込み
量）を微少変化させる。すなわち、コントローラはワー
ク１０回転やタレット台２の送りを制御する一方、エン
コーダ３１の出力信号等に基づいて所定のバイトを旋削
基準面Ｓの近傍でワーク１に当接させ、該バイトの刃先
が旋削基準面Ｓに対して接近叉は離隔するようバイトを
ｔ８動させて旋削量を微調整するようになっている。

なお、第４．５図において、支持ブロック１４は外歯歯
車１８Ａ、１８Ｂの両側に位置する本体部１４ａおよび
プレート部１４ｂと、本体部１４ａからプレート部１４
ｂに突出して外歯歯車１８Ａ、１８Ｂの貫通孔１８ｂを
通った三つの柱状突部１４ｃと、柱状突部１４Ｃに挿通
されて本体部１４ａおよびプレート部１４ｂを連結する
複数のボルト１４ｄおよびビン１４ｅとから構成されて
いる。また、同図において、２８Ａ、２８Ｂ、２９．３
０はシール部材である。

以上のような旋削装置を用いた本発明の旋削方法の一実
施例を説明する。

まず、準備工程として、バイト６Ａ〜６Ｉをタレットヘ
ンド４に取付て中心軸８周りに揺動自在に保持させ、ま
た、チャック３によりワークｌを前記主軸と一体回転可
能に保持させる。次いで、加工工程に移り、起動スイッ
チなどを操作することにより、前記コントローラに予め
記憶させたプログラムを実行させる。この場合、コント
ローラは前記主台の主軸駆動手段を作動させてワーク１
を回転させた後、前記送り機構を作動させてタレット台
２を縦送りまたは横送りする（主軸中心線に平行又は直
角に送る）一方、旋回駆動機構５を作動させてタレント
ヘッド４の割出しを制御し、旋削基準面Ｓの近傍でバイ
ト６Ａ〜６Ｉのうち一のバイトをワーク１に当接させて
旋削を開始させる。

いま、例えばバイト６Ａをワーク１に当接させて旋削を
開始したとすると、バイト６Ａを所定量適って旋削を゛
行わせ、寸法調整代に相当する所定の切込み代を残して
この送りを停止する。このとき、バイ）６Ａの刃先は旋
削基準面Ｓかられずかに離隔した位置にある。次いで、
タレットヘッド４を回動させてバイト６Ａをワーク１か
ら離隔させた状態でインプロセスゲージ３２により加工
部位の外径寸法を測定し、次の切り込み量を決定する。

次いで、バイト６Ａの刃先を旋削基準面Ｓに接近させる
ようサーボモータ１１を回転させてタレットヘッド４を
微少角度ずつ回動させる。この回動に伴ないパイ）６Ａ
の刃先の切り込み量は、バイト６Ａの上記決定された切
込み量だけ微増されワーク１に再当接する。このように
、目標までの切込み量に応じパイ）６Ａを揺動させ、旋
削量を微調整する。しかる後、切削を行うが、このよう
な微調整および切削を必要回数繰り返し行い、ワーク１
を所望の寸法に仕上げる。旋削開始から旋削終了までの
各旋削時における刃先位置の固定は締弛装置２２により
タレットヘッド４０回転をロックすることができるが、
上記の場合、タレットヘッド４の駆動にサーボモータを
用いているため、その必然的機能としてのサーボロック
を利用することができる。本実施例では、通常の切削負
荷条件においては、このサーボロックを用いている。し
たかって、その場合旋削時にパイ）６Ａの刃先に加わる
反力は減速機８の不可逆性を利用して減速機８およびサ
ーボモータ１１により受は持たれることとなる。また、
重切削負荷条件においては、締弛装置２２のみによりバ
イト６Ａの刃先位置を固定できるようにしている。

一方、例えばバイト６Ｂを用いてワーク１の内周を旋削
する場合には、バイト６Ｂの刃先を旋削基準面Ｓ上に位
置させてワーク１を旋削した後、バイト６Ｂを縦送りし
てワーク１の内周部から外に出し、加工部位の寸法を測
定する。そして、バイト６Ｂの刃先が軸線Ａから離隔す
るよう目標寸法までの切込み量に応じバイト６Ｂを揺動
させて上述のように旋削量を微調整する。

このようにすれば、バイト６Ａ又はバイト６Ｂ等の揺動
角変化に対してワーク１への切り込み量変化は極めて微
少であるから、所望の旋削寸法が容易に確保でき、しか
も減速機８およびサーボモータ１１からなる簡単な旋回
駆動機構５を用いてタレットヘッド４の無段階の割り出
しと旋削量の微調整が容易に達成できる。したがって、
高精度で低コストの旋削装置が提供される。

第６図は本発明に係る旋削装置の他の実施例を示す図で
ある。

同図において、旋回駆動機構４５には、上述例の締弛装
置２２のようなロック機構が設けられておらず、タレッ
トヘッド４の回転をロックする際は常にサーボモータ１
１に装着されたエンコーダ４１（回動位置検知手段）か
ら前記コントローラに検知信号が与えられ、前記コント
ローラがサーボモータ１１の回転停止位置を一定に保つ
よう制御してタレットヘッド４をサーボロックするよう
にしている。

このようにすると、旋削装置の構成をより簡単にして旋
削装置を低コストにすることができる。また、前述の実
施例においても同様であるが、減速機８の減速比を適宜
設定して所要の主軸最大能力と釣り合う程度の支持剛性
で刃物を支持することができるとともに、切削抵抗の増
加により過負荷となった場合に、切削抵抗が減少する方
向にタレットヘッド４を逃がすことができ、さらに、エ
ンコーダ４１からのフィードバック信号（回転位置信号
）により過負荷状態をコントローラに把握させて警報等
を発することもできる。したがって、ワーク１やバイト
、バイトホルダ等の損傷を未然に防止することができる
。

なお、上述の各実施例においては、各バイト６八〜６Ｉ
、例えばパイｌ−６Ａの摩耗の進行に伴って第１図の揺
動角度θを微増させるようにすれば、加工寸法を一定に
保つように摩耗補正することができる。

（効果） 第１の発明に係る旋削方法によれば、旋削基準面の近傍
でワークに当接した工具をワークの軸線と平行に離間す
る揺動中心軸周りに揺動させ、工具の先端が旋削基準面
に接近又は離隔するのに伴って切込み量を微少に変化さ
せ、旋削量を微調整するようにしているので、簡単な工
具の揺動操作により高精度の旋削を行うことができ、高
精度で低コストの旋削を実現することができる。

第２の発明に係る旋削装置によれば、制御手段により、
回転位置検知手段の検知情報に基づいて減速機およびモ
ータからなる旋回駆動手段を作動させるようにしている
ので、複数の工具のうち一の工具を所定位置に配置する
工具台の割出しと旋削量の微調整とを簡単な構成で容易
に達成することができ、高精度なタレット型の旋削装置
を低コストで提供することができる。

また、前記旋回駆動手段のモータをサーボモータとし、
該サーボモータの回転停止位置を制御手段によって一定
に制御することにより、工具台を任意の回動位置でサー
ボロックすることができ、工具台の無段階割出しができ
るとともに過負荷によるワークおよび工具の損傷を未然
に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜５図は本発明に係る旋削方法を実施する旋削装置
の一実施例を示す図であり、第１図はその原理説明図、
第２図はそのワークと工具を示す一部平面図、第３図は
その工具台周辺の斜視図、第４図はその旋回駆動手段の
断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ矢視断面図、第６図は
本発明に係る旋削方法を実施する旋削装置の他の実施例
を示すその旋回駆動手段の断面図である。 １・・・・・・ワーク、 ４・・・・・・タレットヘッド（工具台）、５．４５・
・・・・・旋回駆動機構（旋回駆動手段）、６Ａ〜６Ｉ
・・・・・・バイト　（工具）、７・・・・・・テーブ
ル７（出力軸）、８・・・・・・減速機、 ９・・・・・・回転軸（入力軸）、 １１・・・・・・サーボモータ、 ３１．４１・・・・・・エンコーダ（回転位置検知手段
）、Ａ・・・・・・ワークの軸線、 Ｂ・・・・・・タレットヘッドの回動中心軸（揺動中心
軸）、 Ｓ・・・・・・旋削基準面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークを軸線周りに回転させる一方、該ワークに
   旋削用の工具を当接させてワークを旋削する旋削方法で
   あって、工具をワークの軸線と平行に離間する揺動中心
   軸周りに揺動自在に保持する工程と、ワークを回転させ
   た後、前記揺動中心軸及びワークの軸線を含む旋削基準
   面の近傍で工具の先端をワークに当接させる工程と、工
   具の先端が旋削基準面に対し接近又は離隔するよう工具
   を揺動させる工程と、を含み、工具の揺動角度に応じて
   旋削量を微調整することを特徴とする旋削方法。
2. （２）ワークを軸線周りに回転させる一方、該ワークに
   旋削用の工具を当接させてワークを旋削する旋削装置で
   あって、工具の先端を放射外方側に位置させて複数の工
   具を保持し、ワークの軸線と平行に離間する中心軸周り
   に回動可能な工具台と、出力軸が工具台に連結された減
   速機および該減速機の入力軸を駆動するモータによって
   工具台を回動させ、工具をワークの軸直角方向に揺動、
   旋回させる旋回駆動手段と、ワークの軸線および工具台
   の中心軸を含む旋削基準面に沿って工具台を移動させる
   移動手段と、工具台の回動位置を検知する回動位置検知
   手段と、移動手段の作動を制御するとともに回動位置検
   知手段の検知情報に基づいて旋回駆動手段のモータを駆
   動制御し、複数の工具のうち一の工具を前記旋削基準面
   の近傍に配置して該工具の先端が旋削基準面に対して接
   近叉は離隔するよう工具を揺動させる制御手段と、を備
   え、工具の揺動角度に応じて旋削量を微調整するように
   したことを特徴とする旋削装置。
3. （３）前記旋回駆動手段のモータがサーボモータであり
   、該サーボモータの回転停止位置を前記制御手段により
   一定に制御して工具台の回転をサーボロックすることを
   特徴とする請求項２記載の旋削装置。