JPH1015703A - 多機能旋盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の角度の斜め穴を、高精度で加工するこ
とができる多機能旋盤を提供する。 【解決手段】 主軸の方向に直交する方向に駆動軸３４
を設けることができるタレット型刃物台２２に、斜め穴
用の加工ユニット７２を取り付ける。このユニットは、
駆動軸３４の方向に直交する工具保持軸８０に中間軸７
４を介して工具駆動力を伝達する。工具保持軸８０の先
端には回転工具８４が設けられている。この回転工具８
４、工具保持軸８０および中間軸７４が一体となって、
駆動軸３４に一致する旋回軸９０の回りを旋回可能とな
っている。この旋回の角度を調整することによって、主
軸方向に対し、所望の傾きをもって回転工具８４を固定
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主軸に把持され、
これにより回転駆動されるワークピースの加工を行う旋
盤に関し、特に前記ワークピースの回転軸に対して、傾
いた軸を有する穴の加工など斜め加工を行うことのでき
る多機能旋盤に関する。

【０００２】

【従来の技術】旋盤は、主軸に固定され、主軸とともに
回転するワークピースの表面にバイトなどの工具を当接
させて加工を行う工作機械であり、よって加工後の製品
の形状は、ワークピースの回転軸（以下Ｚ軸と記す）を
軸とする軸対称の形状が基本となる。この旋盤の機能に
対し、さらに多様な加工が行えるようにした工作機械で
ある多機能旋盤が種々考案されている。たとえば、Ｚ軸
に直交する軸回りに回転する回転工具によりワークピー
スに加工を行う多機能旋盤が周知である。この多機能旋
盤によれば、回転工具としてドリルを用いることによ
り、前記Ｚ軸に直交する軸方向よりドリルをワークピー
スに当接させてこの方向の穴加工を行うことができる。
以下、Ｚ軸に直交する方向であって工具をワークピース
に当接させる方向をＸ軸と記す。

【０００３】図９には、前述のような旋盤に、さらに機
能を付加した旋盤の一例が示されている。ワークピース
１０をチャック１２にて把持する主軸１４は主軸台１６
に設けられており、この主軸台１６は図示しないベッド
上をＺ軸方向に移動可能である。ワークピース１０の手
前側（図中下側）には、バイトのように、それ自身は動
かない固定工具１８を固定し、Ｘ軸方向に移動可能な刃
物台２０が配置されている。この刃物台２０は、図９に
おいて紙面に直交する方向（以下Ｙ軸方向と記す）に、
複数の刃物を平行に配置しており、当該刃物台２０をＹ
軸方向に移動させることによって、所望の刃物を選択す
ることが可能となっている。この刃物台２０は、複数の
固定工具を備えた形状が櫛のようにみえることから、櫛
型刃物台と呼ばれており、以下これを櫛型刃物台２０と
称する。

【０００４】この櫛型刃物台２０にほぼ対向する位置
に、またＸ軸，Ｚ軸の方向に移動可能にタレット型刃物
台２２が配置されている。タレット型刃物台２２は、Ｚ
軸に平行な軸回りに回転可能なタレット２４を有してい
る。このタレット２４は、この回転軸に直交する方向に
駆動軸を設けることができ、工具の駆動力を取り出すこ
とが可能である。そして、この駆動軸にドリルなどの回
転工具を取り付け、加工を行うことができる。取り付け
る工具がドリルであれば、ワークピースに対し、その回
転軸（Ｚ軸）に直交する方向の穴開け加工が可能であ
る。

【０００５】図９に示された加工ユニットは、さらにＺ
軸に対し所定の傾きを持った穴（斜め穴）を加工するた
めの加工ユニット２６が示されている。

【０００６】図１０には、斜め穴加工用の加工ユニット
２６の詳細が示されている。タレット２４の形状は略八
角柱であり、その側面には各々加工ユニット取付け穴２
８が設けられている。このユニット取付け穴２８の一つ
に、両端にかさ歯車３０，３２を備えた駆動軸３４が装
着される。内側のかさ歯車３０は、工具駆動用のモータ
により駆動される駆動かさ歯車３６と噛み合っている。
この駆動軸と所定の角度をもって工具保持軸３８が配置
され、その一端には前記駆動軸の外側のかさ歯車３２と
噛み合うかさ歯車４０が設けられ、他端には回転工具４
２が保持されている。

【０００７】そして、回転工具としてドリルを使用すれ
ば、主軸１４の回転を停止し、タレット型刃物台２２を
Ｘ軸およびＺ軸方向に移動させることによって、ワーク
ピース１０に対し、その回転軸に斜めに（図中θの角度
をもって）穴開け加工をすることができる。

【０００８】図１１には、別の斜め穴加工ユニット４４
が示されている。本図は、タレット２４をＺ軸方向より
みた状態を示している。ユニット取付け穴２８には、図
１０の例と同様に、両端にかさ歯車３０，３２を有する
駆動軸３４が配置されている。斜め穴加工ユニット４４
内には、一端に駆動軸３４のかさ歯車３２に噛合うかさ
歯車４６を、他端に平歯車４８を有する第１中間軸５
０、および平歯車４８に噛合う平歯車５２を一端に有す
る第２中間軸５４が配置されている。第２中間軸５４に
は、さらに、かさ歯車５６が設けられ、工具保持軸５８
に設けられたかさ歯車６０と噛み合っている。この工具
保持軸５８は、駆動軸３４と同軸に配置されている。工
具保持軸５８を含む回動部６２は、第２中間軸５４の中
心軸に一致する回動軸６４を中心に回動可能であり、こ
の回動角を所望の値に設定することにより、Ｚ軸に対す
る角度θを任意に設定することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示された従来
の斜め穴加工用の加工ユニット２６は、工具の角度θが
固定されており、この角度θごとに別個の加工ユニット
が必要となる。したがって、異なる角度の斜め穴を加工
するために多くの加工ユニットを用意する必要があり、
設計、製作の労力や、使用していない加工ユニットを保
管しておくスペースなどが増加するという問題があっ
た。

【００１０】また、図１１に示された斜め穴加工ユニッ
ト４４の場合、寸法的な制約のために工具保持軸を支持
する二つの軸受けの距離を大きくすることができない。
すなわち、タレット型刃物台２２の移動範囲が限定され
ているために、タレット２４の側面から工具先端までの
距離に自ずと限界があり、この制約の下で二つの中間軸
および工具保持軸を配置する必要がある。よって、軸受
け間距離が制約を受け、十分な剛性を確保することがで
きないという問題があった。

【００１１】本発明は前述の問題点を解決するためにな
されたものであり、所望の角度の穴開けを行うことがで
き、十分な剛性を確保することができる斜め穴用の加工
ユニットを有する多機能旋盤を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明にかかる多機能旋盤は、ワークピースを把
持し、これを回転駆動し、前記回転の軸方向である第１
の軸方向に移動可能な主軸と、前記ワークピースを加工
する回転工具に駆動力を与える駆動軸が前記第１の軸に
直交する第２の軸方向に配置され、少なくとも前記第１
の軸および第２の軸の双方に直交する第３の軸方向に移
動可能な刃物台と、前記回転工具を少なくとも一つ保持
し、前記第２の軸に直交する平面に沿って配置され、当
該平面内で旋回可能な工具保持軸を含み、前記刃物台に
取り付けられる加工ユニットと、を有している。

【００１３】この構成によれば、工具保持軸が第２の軸
に直交する平面内で旋回可能であるので第１の軸に対し
任意の角度に回転工具を位置させることができる。そし
て、主軸と刃物台を相対移動させることによって、前記
の角度で穴開け加工などをすることができる。また、工
具保持軸は、駆動軸と直交する方向に配置されるので、
工具保持軸を支持するベアリング間の距離を大きく採る
ことができ、剛性を高めることができる。

【００１４】さらに、前記の多機能旋盤において、前記
加工ユニットは、前記刃物台の駆動軸からの駆動力を、
前記工具保持軸に平行に設けられた少なくとも一つの中
間軸を介して前記工具保持軸に伝達するようにすること
もできる。この構成によれば、刃物台と工具保持軸の距
離を大きくする場合においても、加工ユニットの必要以
上の大型化を招くことがない。

【００１５】さらに、前記のいずれかの多機能旋盤にお
いて、前記回転工具の一つが、前記刃物台の駆動軸の正
面に配置されているようにすることもできる。この構成
によれば、タレットの移動量の増大を招くことが抑制さ
れる。

【００１６】さらに、前記のいずれかの多機能旋盤にお
いて、前記工具保持軸はその両端に回転工具を保持する
ようにすることができる。この構成によれば、より多様
な形状の製品の加工に対応することができる。

【００１７】また、本発明にかかる多機能旋盤を用いた
加工方法は、上記の多機能旋盤を用いた加工方法であっ
て、前記主軸の回転を止め、前記加工ユニットの工具保
持軸を旋回させて所望の向きに位置決めする。そして、
前記刃物台または前記主軸を第１の軸方向に移動させ、
これと同期して前記刃物台を第３の軸方向に移動させ
る。これらの移動は、前記工具保持軸の位置決めされた
向きに対応して制御され、これによって、ワークピース
と工具保持軸が所定の相対移動を行い、当該ワークピー
スに対して斜め加工が行われる。

【００１８】この加工方法によれば、工具としてドリル
を用いれば、第１の軸に対して斜めの軸を持つ穴を加工
をすることができる。また、工具としてエンドミルを用
いれば、より多様な形状の切り込みをワークピースの側
面に形成することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以
下、実施形態と記す）を図面に従って説明する。図１に
は、本実施形態の多機能旋盤の主要構成が示されてい
る。また、図９に示す従来装置と同様の構成について
は、同一の符号を付し説明を省略する。

【００２０】ワークピース１０の先端はガイドブッシュ
６６を貫通している。すなわち、ワークピース１０はガ
イドブッシュ６６により支持され、刃物から受ける切削
反力による撓みを抑え、加工精度を確保している。主軸
台１６は、Ｚ軸方向に移動可能であり、この移動方向の
制御軸がＺ１軸である。

【００２１】櫛型刃物台２０の制御軸は、ワークピース
に対して工具により切り込みを行う方向であるＸ１軸
と、このＸ１軸と前記Ｚ１軸の各々に直交するＹ１軸と
の２軸である。このＸ１軸は、図１においては、紙面内
においてＺ１軸に直交する軸であり、Ｙ１軸は、図１の
紙面に直交する軸である。タレット型刃物台２２の制御
軸は、ワークピースに対して工具により切り込みを行う
方向であるＸ２軸と、前記Ｚ１軸に平行なＺ２軸と、Ｘ
２軸とＺ２軸の各々に直交するＹ２軸との３軸である。
また、このように櫛型刃物台２０とタレット形刃物台２
２がワークピースを挟んで対向配置される場合は、ふた
つの制御軸Ｘ１軸、Ｘ２軸の方向が一致し向きが反対と
なる。

【００２２】本実施形態においては、主軸台１６に対向
して第２の主軸台６８が配置されている。以降、主軸台
１６は、第２主軸台６８と区別するために第１主軸台１
６と記して説明する。第２主軸台６８は、第１主軸台１
６で加工されたワークピース１０の右端をチャック７０
により把持し、第１主軸台１６からワークピース１０を
受け取り、これを回転することができる。この第２主軸
台６８によって、特に第１主軸台１６に把持されていた
部分など、ワークピース１０の左端付近の加工を行うこ
とができる。また、左側の方が細い段付き部分も、第２
主軸台６８に把持した状態で加工を行うことが好まし
い。この第２主軸台６８は、Ｚ軸方向に移動可能であ
り、その制御軸がＺ３軸である。

【００２３】タレット型刃物台２２には、斜め穴用の加
工ユニット７２が取り付けられた状態が示され、この加
工ユニット７２の詳細な構成が図２に示されている。ユ
ニット取付け穴２８には、従来の装置と同様に、両端に
かさ歯車３０，３２を備えた駆動軸３４が配置されてい
る。外側のかさ歯車３２は、中間軸７４の一端に固定さ
れたかさ歯車７６と噛み合っている。中間軸７４の他端
には平歯車７８が設けられている。中間軸７４に平行に
工具保持軸８０が配置され、これの一端には平歯車７８
に噛み合う平歯車８２が配置されている。また、工具保
持軸８０の他端には、回転工具８４が取り付けられてい
る。したがって、タレット２４内の駆動かさ歯車３６か
らの駆動力は、駆動軸３４、中間軸７４および工具保持
軸８０を介して回転工具８４に伝達される。

【００２４】中間軸７４および工具保持軸８０が納まる
ケース８６は、タレット２４に固定された位置決め板８
８に対して、駆動軸３４の中心軸に一致する旋回軸９０
の回りに旋回可能となっている。

【００２５】図３には、図２に示すＡ方向矢視図、すな
わち位置決め板８８のタレット２４との合わせ面をタレ
ット側からみた図が示されている。さらに図４には、一
部破断した図３におけるＢ方向矢視図が示されている。
位置決め板８８には、旋回軸９０を中心とする円弧に沿
って二つの段付き長穴９２が設けられ、ここに六角穴付
きボルト９４が納まっている。このボルト９４は、加工
ユニットのケース８６に設けられたねじ穴９６に捩じ込
まれている。したがって、ケース８６は、段付き長穴９
２の範囲で位置決め板８８に対して旋回することができ
る。図４に示されるように、位置決め板８８の側面には
角度めもり９８が設けられており、これにケース側の位
置めもり１００を合わせることによって、回転工具の軸
の角度を設定することができる。この角度を所望の角度
に合わせ、六角穴付きボルト９４により、固定した後、
位置決め板８８をタレット２４に固定するとＺ軸方向に
対して所定の角度で回転工具を固定することができる。

【００２６】図５には、加工ユニットを角度θだけ回動
させ、旋回軸９０の方向からタレット２４をみた状態が
示されている。回転工具としてドリルを用い、タレット
型刃物台２２の制御軸であるＹ２軸、Ｚ２軸を制御すれ
ば、図示するようにワークピース１０に対して角度θの
斜め穴を加工することができる。また、タレット型刃物
台の制御軸Ｙ２軸と、主軸台１６の制御軸Ｚ１軸を同期
制御することによっても、同様の斜め穴加工が可能であ
る。

【００２７】以上のように、本実施例によれば、一つの
加工ユニットで、任意の角度の斜め穴に対応することが
できるので、角度ごとに加工ユニットを製作し、保管し
ておく必要がなくなる。また、工具保持軸８０が、比較
的寸法の余裕がある駆動軸３４と直交する方向に配置さ
れているので、この工具保持軸８０を支持する二つのベ
アリングの間の距離を大きく設定することができる。し
たがって、工具の保持剛性を確保することができ、高精
度、高品質の製品を作製することができる。

【００２８】さらに、本実施形態においては、図示する
ように駆動軸３４のほぼ正面に回転工具８４が配置され
ているので、工具の角度を変更しても加工位置とタレッ
ト２４の相対値が大きく変わることがない。また、駆動
軸と同軸上に配置される回転工具の加工位置と斜め穴の
場合の加工位置が大きくは変わらない。以上より、斜め
穴を加工する工程で、タレット型刃物台２２および第１
主軸台１６または第２主軸台６８の移動量の増大を招く
ことがない。

【００２９】図６、図７および図８には、加工ユニット
の回転工具の配置のその他の例が示されている。図６に
示す加工ユニットは、図２の加工ユニットに対して工具
保持軸の構成が異なる。すなわち、工具保持軸１０２の
両端に第１回転工具１０４、第２回転工具１０６が各々
配置されている。二つの工具を逆向きに配置したことに
より、図１などにおいて、右から左に向いた斜め穴と、
左から右に向いた斜め穴の双方の加工をすることができ
る。

【００３０】図７に示す加工ユニットは、図２の加工ユ
ニットに対して、中間軸を介さずに駆動軸によって直接
工具保持軸１０８を駆動するように構成されいている。
駆動軸３４の先端から回転工具１１０までの距離が小さ
い場合には、かさ歯車の直径がさほどく大きくならない
ので、このような構成を採ることが可能である。逆に、
図２や図６に示す加工ユニットにおいては、中間軸を設
けることによって、大型化を抑制しつつ駆動軸の先端か
ら回転工具までの距離を大きく採ることができる。

【００３１】図８に示す加工ユニットは、図２の加工ユ
ニットに対して、中間軸を介さずに駆動軸によって直接
工具保持軸１１２を駆動するように構成され、さらに回
転工具１１４が、工具保持軸１１２の駆動軸３４側と反
対の端部に設けられている。

【００３２】以上の説明においては、回転工具をドリル
として説明したが、その他の回転工具たとえばエンドミ
ルによる加工においても、前述した加工ユニットを用い
れば斜めの加工を行うことができる。

【００３３】なお、本実施形態においては、主軸台が摺
動可能な旋盤を用いて説明を行ったが、刃物台側に斜め
加工を行うための制御軸、たとえば主軸台のＺ１軸に替
わる刃物台のＺ２軸を有していれば、主軸固定型旋盤に
も適応することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上本発明によれば、工具保持軸がＸ軸
に直交する平面内で旋回可能であるのでＺ軸に対し任意
の角度の回転工具を位置させることができる。そして、
主軸と刃物台を相対移動させることによって、前記の角
度で穴開け加工をすることができる。よって、角度ごと
に加工ユニットを製作し、保管する必要がなくなる。

【００３５】また、工具保持軸は、駆動軸と直交する方
向に配置されるので、工具保持軸を支持するベアリング
間の距離を大きく採ることができ、剛性を高めることが
できる。よって、高精度で加工を行うことができ、また
工具のびびりなどによる加工面の質の低下を防止するこ
とができる。

【００３６】さらに、前記刃物台の駆動軸からの駆動力
を、中間軸を介して前記工具保持軸に伝達するようにし
た場合、加工ユニットの大型化を招かずに刃物台と工具
保持軸の距離を大きくすることができるため、加工時に
おける干渉を適時防止できる構造とすることができる。

【００３７】さらに、前記回転工具の一つが、前記刃物
台の駆動軸の正面に配置した場合、タレットの移動量の
増大を招くことが抑制される。

【００３８】さらに、前記工具保持軸の両端に回転工具
を保持するようにすれば、より多様な形状の製品の加工
に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる多機能旋盤の好適な実施形態
の主要構成を示す図である。

【図２】 本実施形態の斜め穴用の加工ユニットの構成
を示す図である。

【図３】 本実施形態の斜め穴用の加工ユニットの角度
設定に関する説明図である。

【図４】 本実施形態の斜め穴用の加工ユニットの角度
設定に関する説明図である。

【図５】 本実施形態の斜め穴用の加工ユニットを角度
θで設定した状態を示す図である。

【図６】 斜め穴用の加工ユニットの他の構成を示す図
である。

【図７】 斜め穴用の加工ユニットのさらに他の構成を
示す図である。

【図８】 斜め穴用の加工ユニットのさらに他の構成を
示す図である。

【図９】 従来の斜め穴加工機能を有する多機能旋盤の
一例である。

【図１０】 図９に示す多機能旋盤の斜め穴用の加工ユ
ニットの構成を示す図である。

【図１１】 従来の斜め穴加工機能を有する多機能旋盤
の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１０ ワークピース、１４ 主軸、１６ 主軸台（第１
主軸台）、２２ タレット型刃物台、２４ タレット、
２８ ユニット取付け穴、３４ 駆動軸、６８第２主軸
台、７２ 加工ユニット、７４ 中間軸、８０ 工具保
持軸、８４回転工具、８６ ケース、８８ 位置決め
板、９０ 旋回軸。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークピースを把持してこれを回転駆動
   し、前記回転の軸方向である第１の軸方向に移動可能な
   主軸と、 前記ワークピースを加工する回転工具に駆動力を与える
   駆動軸が前記第１の軸に直交する第２の軸方向に配置さ
   れ、少なくとも前記第１の軸および第２の軸の双方に直
   交する第３の軸方向に移動可能な刃物台と、 前記回転工具を少なくとも一つ保持し、前記第２の軸に
   直交する平面に沿って配置され、当該平面内で旋回可能
   な工具保持軸を含み、前記刃物台に取り付けられる加工
   ユニットと、を有する多機能旋盤。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の多機能旋盤において、
   前記加工ユニットは、前記刃物台の駆動軸からの駆動力
   を、前記工具保持軸に平行に設けられた少なくとも一つ
   の中間軸を介して前記工具保持軸に伝達する、多機能旋
   盤。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の多機能旋盤に
   おいて、前記回転工具の一つが、前記刃物台の駆動軸の
   正面に配置されている、多機能旋盤。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の多機
   能旋盤において、前記工具保持軸はその両端に回転工具
   を保持する、多機能旋盤。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の多機能旋盤を用いた加
   工方法であって、 前記主軸の回転を止め、 前記加工ユニットの工具保持軸を旋回させて所望の向き
   に位置決めし、 前記刃物台または前記主軸を第１の軸方向に移動させ、
   これと同期して前記刃物台を第３の軸方向に移動させる
   ことにより、ワークピースと工具保持軸に保持された工
   具を前記工具保持軸の向きに対応して相対移動させて、
   当該ワークピースに対して斜め加工を行う、加工方法。