JPH1058202A - 真球加工装置を備えた数値制御工作機械およびこの数値制御工作機械における真球加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 仕上精度が高く低廉なコストで真球加工を行
うことができ、かつ不良も生じにくく、自動運転による
加工を可能にする真球加工装置を提供する。 【解決手段】 ベッド４０と、主軸を回転自在に支持す
る主軸台４１と、主軸台４１に対して主軸軸線方向およ
び主軸軸線方向に直交する方向に相対的に移動して位置
決めが可能な刃物台４７と、この刃物台に取り付けら
れ、穴の内周面を球面状に荒加工する工具Ｔと、ベッド
上の刃物台と干渉しない位置に設けられ、主軸台に対し
て主軸軸線方向に相対的に移動して位置決めが可能な基
台２と、主軸軸線に直交する軸４ａを中心に回転する回
転体４と、回転体に巻回されたワイヤを駆動するワイヤ
駆動手段と、回転体に取り付けられ回転体の回転により
穴の内周面を真球状に仕上げ加工する刃具１６とからな
る真球加工ユニット１と、刃物台、基台の移動、位置決
めを行う駆動モータを数値制御するとともに、主軸を駆
動する主軸モータ、ワイヤ駆動手段を制御する制御装置
とから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物に形成さ
れた穴内周面を真球状に加工する真球加工装置を備えた
数値制御工作機械（ＮＣ工作機械）および真球加工方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】被加工物に形成された穴の内周面を真球
状に加工する真球加工装置として、実開昭５０−４３７
８号公報で開示されたミシン用コネクチングロッドの球
面部加工装置や実開平４−４５６０２号公報で開示され
た球面加工機が知られている。この球面部加工装置や球
面加工機は、予めコネクチングロッド等の被加工物（以
下、ワークと記載）に形成した穴内に球面加工用の刃具
を挿入し、ワークを回転させながら前記刃具をワークの
回転方向と直交する方向に回転させて真球仕上げ加工を
行うものである。

【０００３】ところで、上記した従来の真球加工におい
ては、ワークに形成された穴の内周面に球面状の加工を
行う荒加工工程と、穴内周面の真球仕上げを行う真球仕
上げ工程とは別々の装置で行われていた。すなわち、荒
加工用の工作機械でワークに形成された穴内周面に球面
状の荒加工を行った後、ワークを真球加工装置の面板に
取り付け、前記穴内周面の真球仕上げ加工を行ってい
た。上記した球面部加工装置や球面加工機は、穴内周面
に形状，面粗さ等の精度の高い真球状の球面を形成でき
る点で優れているが、球面状の荒加工と真球仕上げ加工
とを別々の装置で行っていることから以下のような問題
が生じた。

【０００４】 穴内周面の荒加工を行う工作機械と、
真球仕上げ加工を行う別体の真球加工装置とが必要にな
り、荒加工から真球仕上げ加工を連続して行うことがで
きず非能率であるとともに、真球加工のための設備コス
トが高価なものになる。 工作機械と真球加工装置との間のワークの授受は人
手により行われており、荒加工から真球仕上げ加工まで
を自動化することが困難である。 ワークを球面部加工装置の面板に取り付ける際に
は、ワークに形成した荒加工された球面部の中心と面板
の回転中心とを正確に一致させなければならないが、穴
の中心と面板の回転中心とを完全に一致させることは極
めて困難で、作業負担が大きいばかりでなく、芯ずれに
よる加工不良も生じやすい。また、芯ずれが許容範囲内
であったとしても、当該芯ずれを考慮して荒加工の際に
仕上げ代を十分にとっておかなければならず、真球加工
の加工時間が長くなる。 さらに、上記した従来の球面部加工装置は手動操作
用の専用機であり、加工の自動化ができるようにはなっ
ていなかった。さらに、この球面部加工装置は、ワイヤ
切れを検出することができず、加工の自動化を図った場
合にはワイヤ切れを知らずに真球仕上げ加工を行って不
良品を生産してしまうおそれがあるという問題がある。 一方、ＮＣ工作機械でも真球形状に加工することは
できるが、円弧補間するときのＸ軸，Ｚ軸の移動がパル
ス分配指令であることにより真球面に凹凸が形成され、
完全な真球形状に加工することは困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
に鑑みてなされたもので、上記した従来の真球加工装置
の欠点を解消するもので、形状，面粗さ等の加工精度が
高く低廉なコストで真球加工を行うことができ、かつ荒
加工から真球仕上げ加工までの自動運転による加工を可
能にする真球加工装置を備えた数値制御工作機械および
数値制御工作機械における真球加工方法を提供するもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の真球加工装置を備えた数値制御工作機械は、
ワークに形成された穴の内周面を真球状に加工する真球
加工装置を備えた数値制御工作機械であって、ベッド
と、このベッドに設けられ、主軸を回転自在に支持する
主軸台と、前記ベッドに設けられ、前記主軸台に対して
主軸軸線方向および前記主軸軸線方向に直交する方向に
相対的に移動して位置決めが可能な刃物台と、この刃物
台に取り付けられ、前記穴の内周面を球面状に荒加工す
る工具と、前記ベッド上の前記刃物台と干渉しない位置
に設けられ、前記主軸台に対して前記主軸軸線方向に相
対的に移動して位置決めが可能な基台と、この基台に設
けられ、前記主軸軸線に直交する軸を中心に回転する回
転体と、この回転体に巻回されたワイヤを駆動するワイ
ヤ駆動手段と、前記回転体に取り付けられ回転体の回転
により前記穴の内周面を真球状に仕上げ加工する刃具と
からなる真球加工装置と、前記刃物台、前記基台の移
動、位置決めを行う駆動モータを数値制御するととも
に、前記主軸を駆動する主軸モータ、前記ワイヤ駆動手
段を制御する制御装置とからなることを特徴とする。

【０００７】また、前記ワイヤ駆動手段は、一端が前記
基台の固定部に係留され、前記回転体を巻回して他端に
重錘が吊り下げられたワイヤと、このワイヤの一部に負
荷を付与し、前記重錘の重量に抗して前記ワイヤを進退
移動させるとともに、前記ワイヤの移動長さに応じて前
記回転体を所定角度回転させるワイヤの進退移動手段と
から構成してもよい。さらに、前記ワイヤの進退移動手
段は、前記基台に設けられた流体圧シリンダと、この流
体圧シリンダの進退移動自在なピストンロッドに設けら
れ、前記ワイヤと係合して前記ピストンロッドの進退移
動とともに前記ワイヤに負荷を付与するワイヤ係合部と
から構成してもよく、前記ワイヤの進退移動手段には、
前記ピストンロッドとともに進退移動する進退移動部材
と、この進退移動部材に設けられ、前記基台の固定部に
当接することにより前記ピストンロッドの進退移動を規
制するストッパと、このストッパを前記進退移動部材に
沿った任意の位置に位置決めして固定する固定手段とか
ら構成してもよい。また、前記基台には、前記ワイヤが
切れたことを検出するワイヤ切れ検出手段を設けてもよ
く、前記ワイヤ切れ検出手段は、前記基台の固定部に設
けられ、ワイヤ切れによる前記重錘の移動を検出するセ
ンサとしてもよい。

【０００８】また、本発明の真球加工方法は、ワークに
形成された穴の内周面を真球状に加工するために、前記
主軸に対して主軸軸線方向およびこの主軸軸線方向と直
交する方向に相対移動可能な刃物台と、前記主軸軸線方
向に相対移動可能な真球加工装置を有する数値制御工作
機械における真球加工方法であって、前記数値制御工作
機械の主軸に設けられたワークの取付手段に前記ワーク
を取り付ける工程と、前記真球加工装置を退避させた状
態で前記主軸を回転させ、前記刃物台を数値制御して移
動させ、前記刃物台に取り付けられた工具で前記ワーク
の穴内周面を球面状に荒加工する工程と、前記刃物台を
退避させた状態で、真球加工装置を前記主軸側に移動さ
せて真球仕上げ加工用の刃具を前記穴内の所定の位置に
位置させる工程と、前記主軸の回転によりワークを回転
させるとともに前記刃具を前記主軸の軸線に直交する軸
を中心に所定角度回転させて前記穴内周面の真球仕上げ
加工を行う工程とからなることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に従って説明する。図１は本発明の真球加工装置を
備えた数値制御工作機械の全体構成を説明する図、図２
は真球加工装置の構成を説明する断面側面図、図３は真
球加工装置の一部を破断した平面図、図４は真球仕上げ
加工用の刃具の回転角度を調整する回転角度調整機構の
一部破断の説明図である。なお、以下の説明において
「一側」というときには図面の左側を、「他側」という
ときには図面の右側を指すものとする。

【００１０】［数値制御工作機械の全体構成の説明］ま
ず、本発明の真球加工装置を備えた数値制御工作機械の
全体構成を図１に従って説明する。この実施形態におい
て真球加工装置を備えた数値制御工作機械は数値制御旋
盤であり、ベッド４０と、このベッド４０の一側に設け
られた主軸台４１と、この主軸台４１に回転自在に支持
された主軸４２と、主軸４２の先端に取り付けられたワ
ークＷの取付手段であるチャック４３と、ベッド４０の
他側に設けられ主軸台４１に対して主軸軸線と平行なＺ
軸軸線方向に相対移動自在であるとともに位置決めが可
能なコラム４８と、このコラム４８の垂直ガイド４８ａ
に沿ってＺ軸軸線に直交するＸ軸軸線方向に移動自在な
刃物台４７と、この刃物台４７に回転自在に設けられ、
回転して円周上に装着された複数個の工具Ｔ，Ｔ・・の
うち所定の工具Ｔを加工位置に割り出すことのできるタ
レット面板４４と、ベッド４０の他側に設けられ主軸台
４１に対してＺ軸軸線方向に相対移動自在であるととも
に位置決めが可能な真球加工装置１とからなっている。
なお、ワークＷを主軸４２に取り付けることができるも
のであれば、取付手段はチャック４３に限らず他のもの
であってもよい。また、数値制御工作機械も数値制御旋
盤に限らず、ターニングセンタ等旋削加工が行える工作
機械であればよい。

【００１１】タレット面板４４には、チャック４３に取
り付けられたワークＷの旋削加工，穴明け加工等を行う
旋削工具（バイト，ボーリングバー等）やエンドミル等
の工具Ｔが装着されている。また、ワークＷの穴内周面
を球面状に荒加工するための内径工具Ｔも装着されてい
る。そして、コラム４８のＺ軸方向の移動および刃物台
４７のＸ軸方向の移動と主軸４２の回転とで、工具Ｔが
ワークＷに所定の加工を行う。なお、上記の説明で真球
加工装置を備えた数値制御工作機械は、Ｚ軸方向に移動
自在なコラム４８にＸ軸方向に移動する刃物台４７を有
するものとして説明したが、刃物台４７をＸ軸方向およ
びＺ軸方向に相対的に進退移動させて任意位置で位置決
めさせることができるものであれば、上記構成のものに
限られない。真球加工装置１は、ベッド４０上に設けら
れた水平ガイド４６に沿ってサーボモータ（駆動モー
タ），ボールねじ機構によってＺ軸線方向に進退移動自
在であるとともに、任意位置で位置決めが可能である。
この真球加工装置１には、Ｚ軸軸線に直交する軸を中心
に回転自在な刃具（図１には表れない）が設けられてい
る。そして、前記刃具をワークＷの前記穴に挿入して位
置決めし、ワークＷを回転させながら前記軸を中心に回
転させることにより前記穴内周面の真球仕上げ加工を行
う。

【００１２】［真球加工装置の説明］次に、真球加工装
置１の詳細を、図２ないし図４に従って説明する。水平
ガイド４６（図１参照）には、サーボモータ，ボールね
じ機構等により進退移動自在に真球加工装置１の基台２
が取り付けられ、この基台２の上部には、ボルト１７，
１７・・によりベース１０が取り付けられている。この
実施形態においてベース１０は、一側に取り付けられた
軸１１が基台２の一側に設けられた軸受１２により回転
自在に支持されていて、ボルト１７の頭部とボルト穴１
７ａの穴内周面との隙間分だけ、軸１１を中心に図２の
紙面に直交する平面内で回動することができるようにな
っている。

【００１３】［刃具ホルダ３の構成］ベース１０の一側
には、真球仕上げ加工用の刃具１６を回転自在に保持す
る刃具ホルダ３が、取付部材３ａを介してボルトで取り
付けられている。刃具ホルダ３は、前記ボルトを取り外
すことにより取付部材３ａとともにベース１０に着脱自
在で、かつ、位置決め部材１０ａを介して、ベース１０
の所定位置に位置決めして取り付けられる。刃具ホルダ
３の一端には、Ｚ軸軸線と直交する方向に軸４ａが設け
られ、この軸４ａに回転自在な回転体４が支持されてい
る。この実施形態において軸４ａの回転中心は主軸４２
の主軸軸線上に位置し、前記主軸軸線上に曲率中心を有
する真球面の仕上げ加工を行うことができるようになっ
ている。また、回転体４の外周部には、全周にわたって
ワイヤ溝が形成されているとともに、真球仕上げ加工を
行う刃具１６が径方向に突出して形成されている。刃具
ホルダ３は、中央にワイヤ５が挿通するワイヤ案内溝１
４が形成されている。ワイヤ案内溝１４の一側には、二
つのガイドローラ１３ａ，１３ｂが対向して配置され、
回転体４に巻回されたワイヤ５をワイヤ案内溝１４まで
案内している。

【００１４】［ワイヤの説明］回転体４の回転は、回転
体４の前記ワイヤ溝に巻回されたワイヤ５の進退移動に
よって行われる。すなわち、ワイヤ５が進退移動する
と、このワイヤ５が巻回された回転体４がワイヤ５の進
退移動量に応じた回転角度だけ回転するわけである。ワ
イヤ５の一端にはフック８が取り付けられている。基台
２の底部（固定部）にはブラケット７が固着され、この
ブラケット７から突出するピン７ａにフック８が引っ掛
けられている。ワイヤ５は、ベース１０に形成された一
方の開口部１０ａからベース１０の上面まで延出し、ベ
ース１０の上面に設けられたガイドプーリ９ａ，９ｂ，
９ｃにより刃具ホルダ３の案内溝１４まで案内され、回
転体４の外周部に形成されたガイド溝に沿って巻回され
た後、案内溝１４を通ってガイドプーリ９ｄに案内され
ながらベース１０の他方の開口部１０ｂから基台２の内
部まで導かれている。ワイヤ５の他端には重錘６が吊り
下げられていて、ワイヤ５はこの重錘６により常時一定
の張力が負荷されている。なお、図２において符号２
ａ，２ｂは、基台２内でワイヤ５に吊り下げられた重錘
６が揺動しないように、重錘６を両側から規制する揺動
防止部材である。

【００１５】［ワイヤ切れ検出手段の説明］この実施形
態において真球加工装置１には、ワイヤ５のワイヤ切れ
を検出するワイヤ切れ検出手段が設けられている。ワイ
ヤ切れ検出手段は、ワイヤの切断を検出することができ
るものであればワイヤ５に常時接触子が接触するリミッ
トスイッチや、ワイヤ５の張力の変化を検出するテンシ
ョンメータ等であってもよい。この実施形態では、ワイ
ヤ切れにより重錘６が落下したか否かを検出するセンサ
（近接スイッチ）３０を基台２の底部に設けている。ワ
イヤ５が切れて重錘６が基台２の底部に落下すると、セ
ンサ３０が重錘６を検出して図示しない数値制御装置
（以下、ＮＣ装置と記載する）とプログラマブルコント
ローラ（ＰＬＣ）とからなる制御装置に信号を出力す
る。これにより、制御装置はワイヤ５が切れたと判断し
て真球仕上げ加工を中止させる。

【００１６】［ワイヤの進退移動手段の説明］次に、ワ
イヤ５を進退移動させて回転体４を所定角度回転させる
ワイヤの進退移動手段について説明する。ワイヤ５の途
中部位に負荷を付与することによりワイヤ５を重錘６の
重量に抗して進退移動させることができるものであれ
ば、ワイヤの進退移動手段はプーリとモータの組み合わ
せによるもの、シリンダのピストンロッドの先端にワイ
ヤ５の一端を接続して、前記ピストンロッドの進退移動
によりワイヤ５を引っ張るもの等のいずれであってもよ
い。この実施形態では、基台２の内部に形成された固定
部である取付部１９に流体圧シリンダ２０（以下、シリ
ンダ２０と記載）が取り付けられていて、このシリンダ
２０に設けられたワイヤ５と交叉する方向に進退移動自
在なピストンロッド２１が、ワイヤ５の一部を横方向か
ら押すことによりワイヤ５に負荷を付与することができ
るようになっている。

【００１７】すなわち、シリンダ２０の一側には伸縮自
在な第１ピストンロッド２１が設けられ、この第１ピス
トンロッド２１の先端には、ワイヤ５の一端側と係合し
第１ピストンロッド２１の一側への移動とともにワイヤ
５を横方向から押してワイヤ５に引張力を付与するワイ
ヤ係合部２２が設けられている。このワイヤ係合部２２
は、ワイヤ５との摩擦によるワイヤ切れを防止するため
に、第１ピストンロッド２１の先端に回転自在に取り付
けるか、滑らかな表面をもった材質のもので形成するこ
とが望ましい。また、シリンダ２０には、基台２に内部
に設けられた流量調整弁１８を介してエアや作動油等の
作動用圧力流体が供給されるようになっていて、流量調
整弁１８からの前記作動用圧力流体の流量を調整するこ
とにより、ピストンロッドの進退移動速度を調整できる
ようになっている。ワイヤ係合部２２がワイヤ５を横方
向から押すことによりワイヤ５には引張力が作用する
が、ワイヤ５の一端は基台２に取り付けられたブラケッ
ト７に係留されているので、ワイヤ係合部２２とワイヤ
５とが係合する係合部よりも他端側のワイヤ５が重錘６
を持ち上げながら移動することになる。回転体４にはワ
イヤ５が滑りなく巻回されているので、このワイヤ５の
移動によりワイヤ５の移動長さに相当する回転角度分だ
けワイヤ５の移動方向と同方向に回転する。

【００１８】［刃具の回転角度調整機構の説明］真球仕
上げ加工の加工時間をできるだけ短縮するために、刃具
１６の回転角度は穴内周面Ｗａを真球仕上げ加工できる
のに必要かつ十分な範囲で最小とすることが望ましい。
そのため、刃具１６の回転角度を調整することができれ
ば、ワークＷや刃具１６の種類，寸法が変わっても、常
に最小の加工時間で真球仕上げ加工を行うことができて
便利である。この実施形態において真球加工装置１に
は、第１ピストンロッド２１の進退移動量を調整するこ
とにより、ワイヤ５の移動長さ長短変更して刃具１６の
回転角度を変更できる回転角度調整機構２４が設けられ
ている。図４に示すように、シリンダ２０の他側には第
１ピストンロッド２１と一体になって進退移動する第２
ピストンロッド２３が設けられ、取付部１９に形成され
た貫通穴１９ａを挿通して他側に延出している。第２ピ
ストンロッド２３の他端にはねじ軸２８が形成され、こ
のねじ軸２８には、貫通穴の内周面が雌ねじ部２６ｂと
して形成された円筒状のストッパ２６が螺入されてい
る。

【００１９】このストッパ２６には、外周部から雌ねじ
部２６ｂに向けて貫通形成されたねじ穴２６ａが形成さ
れ、このねじ穴２６ａに螺入された固定手段である止め
ねじ２９によってねじ軸２８の任意の位置で固定できる
ようになっている。固定手段としては、上記止めねじ２
９に限らず、ストッパピンやダブルナットによるもので
あってもよい。また、回転角度調整機構２４の構成は上
記のものに限定されるものでなく、ねじ軸２８を軸体と
し、ストッパ２６を前記軸体に挿通させて位置決め自在
とし、止めねじまたはダブルナット等の固定手段で前記
軸体の任意の位置でストッパ２６を固定できるようにし
てもよい。なお、図において符号２７はストッパ２６が
取付部１９に当接する位置まで移動したことを検出する
センサ（近接スイッチ）で、このセンサ２７がストッパ
２６を検出して検出信号をＮＣ装置またはＰＬＣに出力
することにより、ＮＣ装置は刃具１６が所定位置まで回
転したと判断する。

【００２０】シリンダ２０が駆動して第１ピストンロッ
ド２１が一側へ移動すると、この第１ピストンロッド２
１の移動に連動して第２ピストンロッド２３およびスト
ッパ２６が一側へ移動する。ストッパ２６が取付部１９
の他側面に当接すると、第２ピストンロッド２３および
第１ピストンロッド２１の移動が規制されるので、スト
ッパ２６の位置を調整することによりワイヤ５の進退移
動長さ、すなわち、刃具１６の回転角度を調整すること
ができる。この実施形態に示すように、第２ピストンロ
ッド２３の進退移動方向と平行に目盛り２５を設け、ス
トッパ２６に形成された肩部２６ｃを目盛り２５に合わ
せることにより、ワークＷや刃具１６の種類に応じてス
トッパ２６をどれだけ移動させればよいかが判断しやす
くなる。また、もっと微小量の設定を行う場合には、ス
トッパ２６の外周部に円周方向に沿って目盛りを刻設
し、ストッパ２６をねじ調整するようにしてもよい。

【００２１】［ベース１０の回転位置決め手段の説明］
ベース１０の他側には、軸１１を中心にベース１０を微
小角度回転させることのできるベース回転位置決め手段
３２が設けられている。ワークＷの交換等により穴内径
が僅かに変化したような場合や、その他真球面の曲率半
径を僅かに変更するような場合には、ベース回転位置決
め手段３２によりベース１０を微小角度回転させて刃具
１６の先端位置を変化させ、対応することができるよう
になっている。以下、この実施形態におけるベース回転
位置決め手段３２の構成を説明する。図３に示すよう
に、ベース１０の他側に穴１０ｃが形成され、基台２の
他側に取り付けられた軸３３がこの穴１０ｃを挿通して
ベース１０の上方に突出している。ベース１０には穴１
０ｃと同心状の貫通穴を有する円筒状のブラケット３４
が取り付けられ、ベース１０の回転方向両側からブラケ
ット３４のねじ穴３４ａ，３４ｂに螺入された調節ねじ
３６ａ，３６ｂの先端がそれぞれ軸３３に当接してい
る。また、ベース１０上面のブラケット３４の近傍には
支持台３７が取り付けられ、この支持台３７にダイヤル
ゲージ３５が固定されている。そして、少なくとも調整
時には、ダイヤルゲージ３５の接触子３５ａは、軸１１
の中心を中心とし軸１１の中心と軸３３の中心を結ぶ直
線を半径とする円周上で、軸３３にダイヤルゲージ３５
の測定範囲内に入るように接触している。

【００２２】上記態様により、例えば調節ねじ３６ａ，
３６ｂの一方（例えば調節ねじ３６ａ）を僅かに緩めて
他方（例えば調節ねじ３６ｂ）を締め付けると、ベース
１０は一側の軸１１を中心に微小角度反時計回り方向に
回転する。この回転によるベース１０の回転量は、ダイ
ヤルゲージ３５の指針の触れにより知ることができる。
また、軸１１の中心から刃具１６までの距離を１とし、
軸１１の中心から軸３３の中心までの距離をこのＮ倍に
とると、ダイヤルゲージ３５の読みを前記Ｎで除するこ
とにより刃具１６の移動量を容易に知ることができる。

【００２３】［作用および方法の発明の説明］次に、上
記構成の本発明の真球加工装置を備えた数値制御工作機
械の作用を、本発明の真球加工方法とともに説明する。 ［ワークを主軸に取り付ける工程］まず、ワークＷを主
軸４２のチャック４３に取り付ける。ワークＷに素材形
成時などの前工程で予め穴が形成されているような場合
には、前記穴の中心を主軸４２の回転中心に一致させて
チャック４３に取り付ける。

【００２４】［穴内周面を球面状に荒加工する工程］次
に、真球加工装置１を刃物台４７と干渉しない位置まで
退避させた状態で主軸４２を回転させる。図示しないＮ
Ｃ装置は、タレット面板４４を回転させて、ワークＷの
加工が可能な加工位置に穴内周面を球面状に荒加工する
工具Ｔを割り出す。そして、コラム４８および刃物台４
７をＺ軸軸線方向およびＸ軸軸線方向に移動させながら
工具Ｔで穴内周面の荒加工を行う。この場合、工具Ｔに
よる荒加工を行った後、主軸４２にワークＷを取り付け
たままで真球加工装置１の刃具１６による真球仕上げ加
工を行うことができるので、工具Ｔによる荒加工の際の
仕上げ代を極めて小さくすることができるという特徴が
ある。

【００２５】［真球仕上げ加工用の刃具を穴内に挿入す
る工程］工具Ｔによる穴内周面の荒加工が終わったら、
次に真球加工装置１による穴内周面の真球仕上げ加工を
行う。図５は、真球仕上げ加工の加工工程を説明する断
面図である。コラム４８および刃物台４７をＺ軸軸線方
向およびＸ軸軸線方向に移動させてワークＷから退避さ
せるとともに、真球加工装置１を水平ガイド４６（図１
参照）に沿ってＺ軸軸線方向に移動させて、刃具１６を
ワークＷの穴に挿入する。真球加工装置１は、穴の中心
まで軸４ａが挿入されたときに移動が停止され、当該位
置で位置決めされる。なお、このとき刃具１６は、ワー
クＷと干渉しない位置（図５において符号Ａで示す位
置）まで回転した状態で待機している。

【００２６】［真球仕上げ加工を行う工程］ワークＷを
主軸４２とともに回転させた状態で、刃具１６を図５に
おける符号Ａで示す位置から時計回り方向に回転させ
て、穴内周面Ｗａの真球仕上げ加工を行う。シリンダ２
０を駆動させて第１ピストンロッド２１を一側に移動さ
せ、ワイヤ係合部２２でワイヤ５を横方向から押すと、
ワイヤ５が「く」の字状に変形して重錘６を持ち上げな
がら一端側へ移動し、回転体４とともに刃具１６を図５
において反時計回り方向に回転させる。回転体４の回転
速度は、流量調整弁１８から供給される作動用圧力流体
の時間当たりの流量を調整することにより調節すること
ができる。刃具１６がワークＷの穴から脱出した位置
（図５において符号Ｂで示す位置）まで来ると、第２ピ
ストンロッド２３に設けられたストッパ２６が取付部１
９の他側に当接することにより、第１ピストンロッド２
１および第２ピストンロッド２３の一側への移動が規制
され、刃具１６の回転動作が停止する。

【００２７】刃具１６が位置Ｂまで回転したことは、セ
ンサ２７が取付部１９の他側に当接する位置まで移動し
たストッパ２６を検出することにより検出することがで
きる。このようにして穴内周面Ｗａの真球仕上げ加工が
終了したら、真球加工装置１を水平ガイド４６に沿って
他側へ移動させてワークＷから退避させる。この後、シ
リンダ２０を駆動させて第１ピストンロッド２１を他側
に移動させると、ワイヤ係合部２２とワイヤ５との係合
が解除され、ワイヤ５は重錘６によって元の直線状態に
戻る。この動作により、刃具１６も位置Ａに戻る。第１
ピストンロッド２１が他側移動端に戻ったことは、シリ
ンダ２０に取り付けたセンサ（図示せず）で検出され、
一連の動作を終了する。このシリンダ２０の駆動は、補
助機能（Ｍコード）等で指令することができ、センサの
検出信号をこの指令の完了信号とすることにより、ＮＣ
プログラムで指令することができる。また、図示しない
操作盤よりＭＤＩ，押しボタンスイッチ等による駆動も
可能である。なお、主軸４２を回転させる駆動体として
回転速度制御の可能な主軸モータ等を使用し、ＮＣ装置
が主軸４２の回転速度を制御することにより、刃具１６
が穴内周面Ｗａを真球仕上げ加工する際の切削速度を常
に一定にして（周速一定加工）、より精度の高い真球仕
上げ加工を行うことも可能である。

【００２８】真球仕上げ加工の途中においてワイヤ５が
切れると、重錘６が基台２の底部に落下する。この重錘
６の落下はセンサ３０により検出されるので、ＮＣ装置
はワイヤ切れと判断してただちに真球仕上げ加工を停止
させる。ワイヤ５が切れても、ワイヤ５はフック８をピ
ン７ａから取り外すだけで簡単に取り外すことができ、
交換も容易である。

【００２９】本発明の好適な実施形態について説明して
きたが、本発明は上記の実施形態により何ら限定される
ものではない。例えば、上記の実施形態では第１ピスト
ンロッド２１を一側に移動させ、ワイヤ５の一部を押す
ことによりワイヤ５に引張力を付与するものとして説明
したが、第１ピストンロッド２１を他側へ移動させたと
きにワイヤ係合部２２でワイヤ５の一部を引っ張り、ワ
イヤ５に引張力を付与するようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、以下のような効果を奏する。 穴明け加工や穴内周面の荒加工を行う工作機械に、
真球仕上げ加工を行う真球加工装置を一体に設けたの
で、今まで別体であった二つの装置を一体にすることが
でき、真球加工のための設備コストを低廉にすることが
できる。］ 穴内周を球面状に荒加工する工作機械にワークを取
り付けるだけで、荒加工から真球仕上げ加工までを自動
的に行うことができるようになる。 ワークを付け替える必要がないので荒加工の際の穴
中心と真球仕上げ加工の際の穴中心は常に一致した状態
にあり、ワークの穴中心を主軸の回転中心に一致させる
手間が不要になるうえ、真球度，表面粗さ，加工直径等
の精度の極めて高い真球加工面を得ることができる。ま
た、荒加工の際の仕上げ代も最小でよいので真球加工の
ための時間を短縮することができる。 ワイヤ切れ検出手段を設けたものは、ワイヤ切れを
検出して自動的に真球仕上げ加工を停止させるので、不
良品を大量に生産してしまうということがなくなり、生
産効率が向上する。 刃具の回転角度調整機構を設けたものは、ワークの
種類や穴寸法の変化等に応じて刃具の回転角度を調整で
き、必要最小範囲で刃具を回転させて真球仕上げ加工を
終了させるので、真球加工時間を短縮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真球加工装置を備えた数値制御工作機
械の全体構成を説明する図である。

【図２】真球加工装置の構成を説明する断面側面図であ
る。

【図３】真球加工装置の一部を破断した平面図である。

【図４】真球仕上げ加工用の刃具の回転角度を調整する
回転角度調整機構の一部破断の説明図である。

【図５】真球仕上げ加工の加工工程を説明する断面図で
ある。

【符号の説明】

Ｗ ワーク Ｗａ 穴内周面 Ｔ 工具 １ 真球加工装置 ２ 基台 ３ 刃具ホルダ ３ａ 取付部材 ４ 回転体 ４ａ 軸 ５ ワイヤ ６ 重錘 ７ ブラケット ８ フック ９ａ〜９ｄ ガイドプーリ １０ ベース １０ａ，１０ｂ 開口部 １０ｃ 穴 １１ 軸 １２ 軸受 １３ａ，１３ｂ ガイドローラ １４ 案内溝 １５ 取付ボルト １６ 刃具 １７ ボルト １８ 流量調整弁 １９ 取付部 ２０ シリンダ ２１，２３ ピストンロッド ２２ ワイヤ係合部 ２４ 回転角度調整機構 ２５ 目盛り ２６ ストッパ ２６ａ ねじ穴 ２６ｂ 雌ねじ部 ２６ｃ 肩部 ２７ センサ ２８ ねじ軸 ２９ ねじ（固定手段） ３０ センサ（ワイヤ切れ検出用） ３２ ベース回転位置決め手段 ３３ 軸 ３４ ブラケット ３４ａ，３４ｂ ねじ穴 ３５ ダイヤルゲージ ３５ａ 接触子 ３６ａ，３６ｂ 調節ねじ ３７ 支持台 ４０ ベッド ４１ 主軸台 ４２ 主軸 ４３ チャック（取付手段） ４４ タレット面板 ４５ 工具 ４６ 水平ガイド

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物に形成された穴の内周面を真球
   状に加工する真球加工装置を備えた数値制御工作機械で
   あって、 ベッド（４０）と、 このベッドに設けられ、主軸を回転自在に支持する主軸
   台（４１）と、 前記ベッドに設けられ、前記主軸台に対して主軸軸線方
   向および前記主軸軸線方向に直交する方向に相対的に移
   動して位置決めが可能な刃物台（４７）と、 この刃物台に取り付けられ、前記穴の内周面を球面状に
   荒加工する工具（Ｔ）と、 前記ベッド上の前記刃物台と干渉しない位置に設けら
   れ、前記主軸台に対して前記主軸軸線方向に相対的に移
   動して位置決めが可能な基台（２）と、この基台に設け
   られ、前記主軸軸線に直交する軸（４ａ）を中心に回転
   する回転体（４）と、この回転体に巻回されたワイヤを
   駆動するワイヤ駆動手段と、前記回転体に取り付けられ
   回転体の回転により前記穴の内周面を真球状に仕上げ加
   工する刃具（１６）とからなる真球加工装置（１）と、 前記刃物台や前記基台の移動，位置決めを行う駆動モー
   タを数値制御するとともに、前記主軸を駆動する主軸モ
   ータおよび前記ワイヤ駆動手段を制御する制御装置とか
   らなることを特徴とする真球加工装置を備えた数値制御
   工作機械。
2. 【請求項２】 前記ワイヤ駆動手段は、一端が前記基台
   の固定部に係留され、前記回転体を巻回して他端に重錘
   （６）が吊り下げられたワイヤ（５）と、このワイヤの
   一部に負荷を付与して前記重錘の重量に抗して前記ワイ
   ヤを進退移動させるとともに、前記ワイヤの移動長さに
   応じて前記回転体を所定角度回転させるワイヤの進退移
   動手段とからなることを特徴とする請求項１に記載の真
   球加工装置を備えた数値制御工作機械。
3. 【請求項３】 前記ワイヤの進退移動手段は、前記基台
   に設けられた流体圧シリンダ（２０）と、この流体圧シ
   リンダの進退移動自在なピストンロッド（２１）に設け
   られ、前記ワイヤ（５）と係合して前記ピストンロッド
   の進退移動とともに前記ワイヤに負荷を付与するワイヤ
   係合部（２２）とからなることを特徴とする請求項２に
   記載の真球加工装置を備えた数値制御工作機械。
4. 【請求項４】 前記ワイヤの進退移動手段には、前記ピ
   ストンロッド（２１）とともに進退移動する進退移動部
   材（２８）と、この進退移動部材に設けられ、前記基台
   の固定部（１９）に当接することにより前記ピストンロ
   ッドの進退移動を規制するストッパ（２６）と、このス
   トッパを前記進退移動部材に沿った任意の位置に位置決
   めして固定する固定手段（２９）とからなり、前記固定
   手段により前記ストッパの固定位置を変更することによ
   り前記ピストンロッドの進退移動量を調整して前記回転
   体（４）の回転角度を決定する刃具の回転角度調整機構
   （２４）を設けたこと、を特徴とする請求項３に記載の
   真球加工装置を備えた数値制御工作機械。
5. 【請求項５】 前記基台には、前記ワイヤが切れたこと
   を検出するワイヤ切れ検出手段を設けたこと、を特徴と
   する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の真球加
   工装置を備えた数値制御工作機械。
6. 【請求項６】 前記ワイヤ切れ検出手段は、前記基台の
   固定部に設けられ、ワイヤ切れによる前記重錘の移動を
   検出するセンサ（３０）であることを特徴とする請求項
   ５に記載の真球加工装置を備えた数値制御工作機械。
7. 【請求項７】 被加工物に形成された穴の内周面を真球
   状に加工するために、前記主軸に対して主軸軸線方向お
   よびこの主軸軸線方向と直交する方向に相対移動可能な
   刃物台と、前記主軸軸線方向に相対移動可能な真球加工
   装置を有する数値制御工作機械における真球加工方法で
   あって、 前記数値制御工作機械の主軸に設けられた被加工物の取
   付手段に前記被加工物を取り付ける工程と、 前記真球加工装置を退避させた状態で前記主軸を回転さ
   せ、前記刃物台を数値制御して移動させ、前記刃物台に
   取り付けられた工具で前記被加工物の穴内周面を球面状
   に荒加工する工程と、 前記刃物台を退避させた状態で、真球加工装置を前記主
   軸側に移動させて真球仕上げ加工用の刃具を前記穴内の
   所定の位置に位置させる工程と、 前記主軸の回転により被加工物を回転させるとともに前
   記刃具を前記主軸の軸線に直交する軸を中心に所定角度
   回転させて前記穴内周面の真球仕上げ加工を行う工程
   と、 からなることを特徴とする数値制御工作機械における真
   球加工方法。