WO2015198740A1 - 工作機械及び加工方法 - Google Patents

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WO2015198740A1
WO2015198740A1 PCT/JP2015/064002 JP2015064002W WO2015198740A1 WO 2015198740 A1 WO2015198740 A1 WO 2015198740A1 JP 2015064002 W JP2015064002 W JP 2015064002W WO 2015198740 A1 WO2015198740 A1 WO 2015198740A1
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WO
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workpiece
cutting
tool
rotating member
cutting edge
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PCT/JP2015/064002
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French (fr)
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正史 石原
康浩 松倉
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Murata Machinery Ltd
Original Assignee
Murata Machinery Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B29/00Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/24Tool holders for a plurality of cutting tools, e.g. turrets
    • B23B29/32Turrets adjustable by power drive, i.e. turret heads
    • B23B29/323Turrets with power operated angular positioning devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B1/00Methods for turning or working essentially requiring the use of turning-machines; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/16Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped
    • B23B27/1685Adjustable position of the cutting inserts
    • B23B27/1692Angular position of the cutting insert adjustable around an axis parallel to the chip-forming plane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B29/00Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/04Tool holders for a single cutting tool
    • B23B29/12Special arrangements on tool holders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B29/00Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/04Tool holders for a single cutting tool
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B3/00General-purpose turning-machines or devices, e.g. centre lathes with feed rod and lead screw; Sets of turning-machines
    • B23B3/06Turning-machines or devices characterised only by the special arrangement of constructional units

Definitions

  • the present invention relates to a machine tool and a machining method for cutting a workpiece.
  • a lathe which is one of machine tools, holds a workpiece to be processed on a rotating shaft (spindle) and performs cutting with a cutting tool such as a cutting tool while rotating the workpiece.
  • a processing method using such a lathe for example, a processing method is known in which a workpiece is cut while feeding a cutting tool in a tangential direction of the workpiece (direction intersecting the rotation axis) (see Patent Document 1).
  • the cutting edge of the cutting tool is arranged in a state inclined at a predetermined angle with respect to the generatrix direction of the cutting portion of the workpiece.
  • the load on the workpiece increases, and the workpiece may chatter or bend. For this reason, it is necessary to adjust the direction of the blade edge (blade edge angle) to reduce the load applied to the workpiece.
  • a plurality of types of cutting tools and holders having different cutting edge angles with respect to the work bus bar have been prepared, and the cutting tools or holders have been replaced when changing the cutting edge direction.
  • the method of exchanging the cutting tool and the holder involves a troublesome work such as removal and attachment of the cutting tool and the like, and the work takes time.
  • an object of the present invention is to provide a machine tool and a machining method capable of easily and quickly changing the direction of the cutting edge of a cutting tool.
  • a machine tool includes a cutting tool having a spindle that holds and rotates a workpiece and a linear cutting blade that cuts the workpiece.
  • the cutting direction is a Z direction parallel to the axis of the spindle, a direction perpendicular to the Z direction, and a cutting amount with respect to the workpiece.
  • a moving device that moves relative to the workpiece in a moving direction that includes at least a Y direction orthogonal to any of the X direction and the Z direction when the direction of the straight cutting edge is viewed from the X direction.
  • a holder that holds the cutting tool in a state tilted by a predetermined angle, and an angle adjustment mechanism that changes the predetermined angle are provided.
  • the moving direction may be a direction in which the Z direction and the Y direction are combined.
  • the angle adjusting mechanism may include a rotating member that can rotate around an axis parallel to the X direction, and the holder may be attached to the rotating member. Further, the rotating member may be formed integrally with the holder. Moreover, you may provide the drive part which rotates a rotation member. In addition, the rotation member and the support unit that supports the rotation member may be provided with an indicator unit that indicates a predetermined angle. Moreover, you may provide the control part which controls the movement of a moving apparatus based on the information regarding a predetermined angle and a workpiece
  • the machining method of the present invention is a method of machining a workpiece that is held and rotated by a main shaft, and includes a cutting tool having a linear cutting edge for cutting the workpiece in a Z direction parallel to the axis of the main shaft and a Z direction. And moving relative to the workpiece in a moving direction including at least the Y direction orthogonal to both the X direction and the X direction defining the cutting amount for the workpiece, and the direction of the linear cutting edge from the X direction It includes holding the cutting tool in a state inclined by a predetermined angle with respect to the Z direction, and changing the predetermined angle.
  • the predetermined angle is changed by the angle adjustment mechanism in a state where the cutting tool is held by the holder so that the direction of the linear cutting edge when viewed from the X direction is inclined by a predetermined angle with respect to the Z direction. Therefore, the predetermined angle can be adjusted without exchanging the cutting tool or the holder. Thereby, the direction of the cutting edge of the cutting tool can be changed easily and in a short time.
  • the moving direction is a direction that combines the Z direction and the Y direction
  • a wide range can be cut in the Z direction relative to the workpiece, reducing the processing time. it can.
  • the angle adjusting mechanism has a rotating member that can rotate around an axis parallel to the X direction and the holder is attached to the rotating member, the cutting tool is rotated together with the holder by rotating the rotating member. be able to. Thereby, the predetermined angle can be easily adjusted. Further, when the rotating member is formed integrally with the holder, the length to the blade edge (overhang) can be reduced.
  • the predetermined angle can be automatically adjusted by driving the driving unit.
  • the rotating member and the support portion that supports the rotating member are provided with an index portion indicating a predetermined angle
  • the rotation of the rotating member can be adjusted using the index, and therefore the predetermined angle can be easily adjusted.
  • an apparatus that includes a control unit that controls movement of the moving device based on information about a predetermined angle and a workpiece can perform optimum machining that increases machining accuracy without reducing machining efficiency.
  • the predetermined angle can be changed in a state where the cutting tool is held such that the direction of the straight cutting edge when viewed from the X direction is inclined by a predetermined angle with respect to the Z direction. Therefore, the direction of the cutting edge of the cutting tool can be changed easily and in a short time according to the workpiece machining conditions, and the workpiece can be machined with high accuracy.
  • (A) is a view when the inside of the tool post is viewed in the + Z direction
  • (b) is a cross-sectional view taken along line AA of (a).
  • An example of the tool head which concerns on a modification is shown, (a) is a perspective view, (b) is the figure seen from Q direction of (a). It is the figure which expanded and showed the part corresponding to the workpiece
  • movement of a cutting tool is shown, (a) is the figure seen from X direction, (b) is the figure which looked at the example from which a blade edge
  • the X axis is a direction that is orthogonal to the Z direction and that defines a cutting amount for the workpiece.
  • the direction of the arrow in the figure is the + direction
  • the direction opposite to the arrow direction is the ⁇ direction.
  • a machining method including holding the cutting tool in a state tilted by a predetermined angle with respect to the Z direction and changing the predetermined angle is performed.
  • FIG. 1 shows an example of a main part of a machine tool 100 according to the first embodiment, where (a) is a side view and (b) is a front view.
  • a machine tool 100 shown in FIG. 1 is a lathe.
  • the + Y side of the machine tool 100 is the front surface
  • the ⁇ Y side is the back surface.
  • the ⁇ Z side of the machine tool 100 is a side surface
  • the Z direction is the left-right direction of the machine tool 100.
  • the machine tool 100 has a base 1.
  • the base 1 is provided with a headstock 2 and a tailstock 4.
  • the headstock 2 supports the spindle 7 in a rotatable state by a bearing (not shown) or the like.
  • the headstock 2 is fixed to the base 1 but may be formed so as to be movable in the Z direction, the X direction, the Y direction, and the like, and may be moved by driving a motor or the like.
  • a chuck driving unit 9 is provided at the end of the main shaft 7 on the + Z side. The chuck drive unit 9 holds the workpiece W by moving the plurality of grasping claws 9 a in the radial direction of the main shaft 7. In FIG.
  • the workpiece W is gripped using three gripping claws 9 a arranged at equal intervals around the rotation axis of the main shaft 7.
  • the present invention is not limited to this, and the number and shape of the gripping claws 9 a are An arbitrary configuration capable of holding W is used.
  • claw 9a is formed in the shape (for example, column shape etc.) which has the cylindrical surface Wa.
  • the end of the spindle 7 on the ⁇ Z side protrudes from the headstock 2 in the ⁇ Z direction, and a pulley 11 is attached to this end.
  • a belt 13 is stretched between the pulley 11 and the rotating shaft of the motor 12 provided on the base 1.
  • the rotational speed of the motor 12 is controlled by an instruction from a control unit (not shown).
  • a control unit not shown.
  • a motor having a torque control mechanism is used as the motor 12.
  • the main shaft 7 is not limited to being driven by the motor 12 and the belt 13, and may be one that transmits the drive of the motor 12 to the main shaft 7 by a gear train or the like, or one that rotates the main shaft 7 directly by the motor 12. .
  • the tailstock 4 is formed to be movable along the Z-direction guide 3 installed on the base 1.
  • the tailstock 4 supports the opposed shaft 8 in a rotatable state by a bearing (not shown) or the like.
  • the direction of the rotation axis of the main shaft 7 and the direction of the rotation axis of the opposed shaft 8 are aligned with the Z direction.
  • a center 10 is attached to the end of the tailstock 4 on the ⁇ Z side.
  • the opposed shaft 8 may be fixed to the tailstock 4 and used as a dead center.
  • the base 1 is provided with a Z direction guide 5 arranged in the Z direction. Further, at the ⁇ X position of the Z direction guide 5, similarly to the Z direction guide 5, a Z direction guide 5 A arranged in the Z direction is provided.
  • Each of the Z-direction guides 5 and 5A is provided with Z-axis slides 17 and 17A that can move in the Z-direction along the Z-direction guides 5 and 5A.
  • the Z-axis slide 17 is moved in the Z direction by driving of a Z-direction drive system (moving device) M1, and is held at a predetermined position. For example, an electric motor or hydraulic pressure is used for the Z-direction drive system M1.
  • the Z-axis slide 17A has a drive system similar to the Z-direction drive system M1 described above, and is moved in the Z direction and held at a predetermined position by the drive of the drive system.
  • the drive system for the Z-axis slide 17A may have the same configuration as the Z-direction drive system M1, or may have a different configuration.
  • X-direction guides 18 and 18A are formed on the Z-axis slides 17 and 17A, respectively.
  • the Z-axis slides 17 and 17A are provided with X-axis slides 15 and 15A that can move along the X-direction guides 18 and 18A, respectively.
  • the X-axis slide 15 moves in the X direction by being driven by an X-direction drive system (moving device) M2, and is held at a predetermined position.
  • an electric motor or hydraulic pressure is used for the X-direction drive system M2.
  • the X-axis slide 15A has a drive system similar to the X-direction drive system M2 described above, and is moved in the X direction and held at a predetermined position by the drive of the drive system.
  • the drive system for the X-axis slide 15A may have the same configuration as the X-direction drive system M2, or may have a different configuration.
  • the Y-direction guides 16 and 16A are formed on the X-axis slides 15 and 15A, respectively.
  • the X-axis slides 15 and 15A are provided with tool post driving units 21 and 21A that can move along the Y-direction guides 16 and 16A, respectively.
  • the tool post driving unit 21 is moved in the Y direction by driving of a Y direction driving system (moving device) M3 and is held at a predetermined position.
  • a Y direction driving system moving device
  • an electric motor or hydraulic pressure is used for the Y-direction drive system M3.
  • the tool post driving unit 21A has a drive system similar to the Y-direction drive system M3 described above, and is moved in the Y direction by the drive of the drive system and held at a predetermined position.
  • the drive system of the tool post drive unit 21A may have the same configuration as the Y-direction drive system M3, or may have a different configuration.
  • the Z-direction drive system M1, the X-direction drive system M2, and the Y-direction drive system M3 are controlled by the control unit CONT.
  • Each of the tool post driving units 21 and 21A accommodates a rotary driving device such as a motor.
  • a first turret 23 is attached to the tool post driving unit 21.
  • the first turret 23 is rotatable about the Z direction as driven by a rotary drive device.
  • a second turret 23A is attached to the tool post driving unit 21A.
  • the second turret 23A is rotatable about the Z direction as driven by a rotary drive device.
  • the first turret 23 is disposed above the workpiece W (+ X side), and the second turret 23A is disposed below the workpiece W ( ⁇ X side).
  • a plurality of holding portions for holding the cutting tool T are provided on the peripheral surfaces of the first and second turrets 23 and 23A.
  • the cutting tool T is held on all or part of these holding portions. Therefore, the desired cutting tool T is selected by rotating the first and second turrets 23 and 23A.
  • the cutting tool T held by the holding portions of the first and second turrets 23 and 23A can be exchanged for each holding portion.
  • a rotating tool such as a drill or an end mill may be used in addition to a cutting tool for cutting the workpiece W.
  • the first and second turrets 23 and 23A are formed with tool heads 24 and 24A as one of a plurality of holding portions.
  • the tool heads 24 and 24A may have the same configuration or different configurations.
  • the second turret 23A may not be provided with the tool head 24A.
  • the cutting tool T1 is attached to the tool head 24 via a holder 25 (see FIG. 2).
  • a cutting tool T is attached to the tool head 24A via a holder (not shown).
  • the cutting tool T may be the same as or different from the cutting tool T1 attached to the tool head 24.
  • the cutting tools T and T1 are arranged on the ⁇ X side with respect to the workpiece W so as to sandwich the workpiece W, but either one may be used. Moreover, although the cutting tools T and T1 are arrange
  • work W may be made into the X direction. Moreover, the cutting to the workpiece
  • the first and second turrets 23 and 23A are used as the tool post, but the present invention is not limited to this, and a comb-like tool post may be used.
  • the comb-like tool post holds the cutting tool T in each of the plurality of comb teeth portions, and selects any one of the plurality of cutting tools T by moving in the direction in which the comb teeth are arranged.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a main part including the main shaft 7 and the first turret 23 as a part corresponding to the workpiece W.
  • the tool head 24 is detachably attached to the ⁇ X side surface 23 a of the first turret 23.
  • a holder 25 is attached to the ⁇ X side of the tool head 24 via a rotating member 26 described later.
  • the holder 25 holds the cutting tool T1.
  • the cutting tool T1 is set so that the straight cutting edge Th is along the YZ plane.
  • Cutting tool T1 prescribes
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the configuration of the tool head 24 on the ⁇ X side. As shown in FIGS. 3A and 3B, a cylindrical opening 24 a is formed on the ⁇ X side of the tool head 24. A rotating member 26 described later is inserted into the opening 24 a of the tool head 24.
  • a protruding portion 24 b is provided on the ⁇ Z side end surface of the tool head 24.
  • the protrusion 24b protrudes in the ⁇ Z direction, and a notch 24d is formed.
  • the cut portion 24d is formed linearly from the tip of the protruding portion 24b toward the -Z direction.
  • the cut portion 24d cuts the protrusion 24b to the opening 24a and the + Z side of the opening 24a, and the protrusion 24b is divided into two.
  • the tool head 24 is formed to be elastically deformable so that the opening 24a is narrowed when a force is applied in a direction in which the divided protrusions 24b are brought closer to each other (for example, the Y direction). .
  • the divided protrusions 24b are fastened by bolts 24c.
  • a force is applied so that the divided protrusions 24b approach each other in the Y direction. Accordingly, the inner wall portion of the opening 24 a is fixed so as to tighten the rotating member 26. Further, by loosening the bolt 24c, the force acting between the divided protrusions 24b is released, and the tightening to the rotating member 26 is eased. In this case, the rotation member 26 is in a state of being rotatable around the axis of the rotation axis AX parallel to the X direction.
  • Such a rotating member 26 is formed in a columnar shape, for example, and is supported by the tool head 24 while being inserted into the opening 24a.
  • the tool head 24 is provided as a support portion that supports the rotating member 26.
  • the rotating member 26 is formed with a guide 26g for mounting the holder 25.
  • the guide 26g is formed in a linear shape, for example.
  • a holder contact surface 26h is provided at an end portion in the longitudinal direction of the guide 26g (the end portion on the -Y side in FIG. 3A).
  • the holder 25 is positioned by contacting the holder 25 with the holder contact surface 26h.
  • the holder contact surface 26h is a surface that receives the cutting force of the cutting tool T.
  • the dimension (width) of the guide 26 g in the short direction is set according to the dimension of the holder 25.
  • the holder 25 is fixed to the rotating member 26 by a fixing member (not shown). By fixing the holder 25 to the guide 26g, the direction of the straight cutting edge Th of the cutting tool T1 is fixed to the rotating member 26 in one direction. By rotating the rotating member 26 around the rotation axis AX in this state, the holder 25 and the cutting tool T1 rotate integrally with the rotating member 26, and the direction of the linear cutting blade Th is changed.
  • the indicator portions 26 a and 26 b are formed on the ⁇ X side end surface of the rotating member 26.
  • the indicator portions 26 a and 26 b are formed in an isosceles triangle shape, and for example, the apex is directed to the outer periphery of the rotating member 26.
  • An index portion 24e is formed on the ⁇ X side surface of the tool head 24.
  • the indicator portion 24e is formed in an isosceles triangle shape, and for example, the apex is directed to the rotating member 26 side.
  • the vertex of the indicator portion 26a or the indicator portion 26b is arranged corresponding to the vertex of the indicator portion 24e on the tool head 24 side.
  • the indicator portions 26a and 26b may be a scale or the like.
  • the indicator portion 26a is configured so that the linear cutting blade Th is inclined by an angle ⁇ (eg, 45 °) with respect to the Z direction when viewed in the X direction in a state where the holder 25 is mounted on the rotating member 26.
  • the rotational position is shown.
  • an angle (predetermined angle) at which the linear cutting blade Th is inclined with respect to the Z direction when viewed in the X direction is referred to as a “blade edge angle”.
  • FIG. 3A shows a state in which the index part 26a and the index part 24e correspond to each other.
  • the blade edge angle can be set to ⁇ by adjusting the rotational position of the rotating member 26 so that the vertex of the indicator portion 26a corresponds to the vertex of the indicator portion 24e.
  • the indicator portion 26b indicates the rotational position of the rotating member 26 such that the blade edge angle is ⁇ (eg, 60 °).
  • FIG. 3B shows a state in which the index part 26b and the index part 24e correspond to each other.
  • the blade edge angle can be set to ⁇ by adjusting the rotational position of the rotating member 26 so that the vertex of the indicator portion 26b corresponds to the vertex of the indicator portion 24e.
  • the indicator part corresponding to the blade edge angle different from (alpha) and (beta) may be provided separately.
  • the operator rotates the rotating member 26 about the rotation axis AX so that the index portions 26a, 26b and the index portion 24e correspond to each other with the bolt 24c loosened, whereby the blade edge angle is set to a preset angle. (Eg, angle ⁇ , angle ⁇ , etc.). Thereby, it is possible to efficiently change the direction of the straight cutting edge Th to a preset direction.
  • the rotating member 26 and the tool head 24 that supports the rotating member 26 are provided as an angle adjusting mechanism 29 capable of changing the blade edge angle.
  • the operation of the machine tool 100 configured as described above will be described.
  • the workpiece W to be processed is held on the spindle 7.
  • the workpiece 12 is rotated by driving the motor 12 and rotating the spindle 7.
  • work W is suitably set according to a process.
  • the first turret 23 is rotated to select the cutting tool T1.
  • the rotating member 26 Prior to selecting the cutting tool T1, the rotating member 26 is inserted into the opening 24a provided in the tool head 24 of the first turret 23. Then, the cutting tool T1 is mounted on the holder 25, and the holder 25 is mounted on the rotating member 26 (guide 26g) of the tool head 24.
  • the holder 25 is fixed to the rotating member 26 with a bolt or the like (not shown).
  • the straight cutting edge Th is disposed in a direction parallel to the YZ plane, and is tilted by a predetermined angle with respect to the Z direction as viewed from the X direction. Thereafter, the blade edge angle is changed by rotating the rotating member 26. At this time, the operator can easily set the blade edge angle by associating the indicator portions 26 a and 26 b provided on the rotating member 26 with the indicator portion 24 e provided on the tool head 24.
  • the position of the cutting tool T1 in the X direction is adjusted.
  • the tool post driving unit 21 is moved in the X direction by the X direction driving system M2 so that the straight cutting edge Th of the cutting tool T1 corresponds to the cylindrical surface Wa of the workpiece W.
  • the position in the X direction of the straight cutting edge Th defines the cutting amount of the workpiece W with respect to the cylindrical surface Wa.
  • the cutting amount may be set to a value set in advance by the control unit CONT, or may be performed by an operator's manual operation.
  • the XYZ coordinate position at which the linear cutting edge Th of the cutting tool T1 moves is set by, for example, movement of the Z-axis slide 17 in the Z direction and movement of the tool head 24 in the Y direction.
  • This setting is performed by driving the Z-direction drive system M1 and the Y-direction drive system M3, respectively, based on the control of the control unit CONT.
  • the straight cutting edge Th of the cutting tool T1 is moved in the Y direction that is the tangential direction of the cylindrical surface Wa of the workpiece W to perform the processing.
  • Such movement of the cutting tool T1 in the Y direction is performed based on, for example, machining information (machining recipe) preset in a storage unit or the like provided in a control unit (not shown).
  • machining information machining recipe
  • the operator may manually operate the movement of the cutting tool T1.
  • FIG. 4A shows the operation of the cutting tool T1 (straight cutting edge Th) when the workpiece W is viewed in the ⁇ X direction when the cutting edge angle is ⁇ (eg, 45 °).
  • FIG. 4B shows the operation of the cutting tool T1 (straight cutting blade Th) viewed from the Z direction.
  • FIG. 4C shows the operation of the cutting tool T1 (straight cutting blade Th) when the workpiece W is viewed in the ⁇ X direction when the blade edge angle is ⁇ (eg, 60 °).
  • the straight cutting edge Th of the cutting tool T1 is ⁇ with respect to the generatrix (axis) D in the Z direction on the cylindrical surface Wa of the workpiece W.
  • the + Z side of the straight cutting edge Th comes into contact with the workpiece W first.
  • the moving direction is a trajectory along a tangent plane with respect to the cylindrical surface Wa of the workpiece W.
  • the first end Th1 on the + Z side of the straight cutting edge Th hits the cylindrical surface Wa, and the cylindrical surface Wa is cut at the first end Th1.
  • the linear cutting edge Th moves in the + Y direction and the ⁇ Z direction (directions P1, P2) along the cylindrical surface Wa, so that the cutting portion of the workpiece W is changed from the first end portion Th1 to the second end portion Th2.
  • the state gradually shifts in the -Z direction toward.
  • the linear cutting edge Th moves in the directions P1 and P2
  • the cutting portion of the cylindrical surface Wa of the workpiece W advances in the Z direction.
  • the cutting of the cylindrical surface Wa is completed when the second end Th2 of the straight cutting edge Th is away from the bus D. As described above, the entire cylindrical surface Wa is cut from the first end Th1 to the second end Th2 of the straight cutting edge Th. However, the cylindrical surface Wa is cut using a part of the straight cutting edge Th. May be.
  • the length L of the generatrix D is cut by moving the straight cutting edge Th in the direction P1.
  • the length L is the length A1 (cos ⁇ of the width of the straight cutting edge Th) projected from the straight cutting edge Th on the bus D, and the Z direction during which the straight cutting edge Th moves in the direction P1 and cuts the bus D Is added to the length B1.
  • the length L is similarly cut by moving the straight cutting edge Th in the direction P2.
  • the length L is the length A2 (cos ⁇ of the length of Th) projected from the straight cutting edge Th on the bus D, and the length in the Z direction while the straight cutting edge Th moves in the direction P2 and cuts the bus D And B2.
  • the cutting edge as in the first case. If the angle is small, the load on the workpiece W (cutting force on the workpiece) becomes large, and chatter vibration or deflection is likely to occur on the workpiece W. On the other hand, in the second case, since the blade edge angle is larger than that in the first case, the load on the workpiece W is reduced when the same feed amount as that in the first case is set. W chatter vibration and deflection are less likely to occur.
  • the blade edge angle is set small. (For example, set as ⁇ ).
  • the cutting range of the straight cutting edge Th in the Z direction is increased, the processing time can be shortened, and the surface accuracy can be improved.
  • the cutting edge angle is set to a large value without changing the feed amount (for example, ⁇ is set). ) As a result, the cutting range in the Z direction of the straight cutting edge Th is reduced, so that the load on the workpiece W is reduced, and the workpiece W is less prone to chatter vibration and deflection.
  • the workpiece W may be cut by adding the cutting tool T (see FIG. 1) of the second turret 23A.
  • the cylindrical surface Wa may be cut by moving the cutting tool T of the second turret 23A on the ⁇ X side of the workpiece W along the same orbit as the cutting tool T1 described above.
  • the cylindrical surface Wa is cut by both the cutting tools T1 and T, the same circumferential portion of the cylindrical surface Wa may be cut with different cutting amounts, and different portions of the cylindrical surface Wa may be cut respectively.
  • the holding by the grasping claw 9a is released, and the workpiece W is taken out.
  • the cutting tool T1 is held by the holder 25 so that the direction of the straight cutting edge Th when viewed from the X direction is inclined by a predetermined angle with respect to the Z direction.
  • the blade edge angle can be changed by the angle adjusting mechanism 29, the blade edge angle can be adjusted without replacing the cutting tool T1 or the holder 25. Thereby, it becomes possible to change the direction of the cutting edge of the cutting tool T1 easily and in a short time.
  • FIG. 5 shows an example when the tool head 124 is viewed in the + X direction in the machine tool 200 according to the second embodiment.
  • 5 is the same as the machine tool 100 shown in FIG.
  • the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
  • the configuration of the angle adjustment mechanism 129 is different from the angle adjustment mechanism of the first embodiment (a configuration in which the rotating member 26 is rotated by an operator).
  • the angle adjustment mechanism 129 includes a tool head 124, a rotating member 26, and a drive unit 30.
  • the drive unit 30 rotates the rotating member 26.
  • the drive unit 30 is controlled by, for example, the control unit CONT.
  • FIG. 6 is a view of the inside of the first turret 23 (second turret 23A) when viewed in the + Z direction, and (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of (a).
  • the drive unit 30 includes a motor 31, a worm gear 32, a transmission shaft 33, and bevel gears 34 and 35.
  • the motor 31 is disposed on the + Z side of the first turret 23 and is attached to the tool post driving unit 21, for example.
  • the motor 31 has an output shaft 31a parallel to the Y direction.
  • the output shaft 31a rotates around a rotation axis parallel to the Y direction.
  • the worm gear 32 has a screw gear 32 a attached to the output shaft 31 a and a helical gear 32 b attached to the transmission shaft 33.
  • the worm gear 32 transmits the rotation of the output shaft 31 a to the transmission shaft 33.
  • the transmission shaft 33 is rotatably supported by, for example, bearings 33a and 33b around a rotation axis parallel to the Z direction.
  • a helical gear 32b is attached to the end of the transmission shaft 33 on the + Z side.
  • a bevel gear 34 is attached to the end of the transmission shaft 33 on the ⁇ Z side.
  • the bevel gear 34 is engaged with the bevel gear 35.
  • the bevel gear 35 is attached to the shaft 122.
  • the bevel gears 34 and 35 transmit the rotation of the transmission shaft 33 to the shaft 122.
  • the shaft 122 has a rotation axis AX2 parallel to the X direction, and rotates around the axis of the rotation axis AX2 by the driving force from the driving unit 30.
  • the shaft 122 is rotatably supported by bearings 36a and 36b, for example.
  • the gear 123 a is formed at the ⁇ X side end of the shaft 122 and rotates around the X axis integrally with the shaft 122.
  • the gear 123b is formed on the outer peripheral surface of the rotating member 26.
  • the rotation axis of the gear 123b coincides with the rotation axis AX1 of the rotation member 26.
  • a plurality of teeth parallel to the X direction are arranged along the cylindrical surface of the rotating member 26 in the gear 123b.
  • the gear 123b is meshed with the gear 123a, and rotates around the axis of the rotation axis AX1 by the rotation of the gear 123a.
  • the gear 123a rotates and a rotational force is applied to the gear 123b. With this force, the rotation member 26 rotates around the axis of the rotation axis AX1.
  • the rotating member 26 has a shaft portion 26 a supported by a slide bearing 125.
  • the inner peripheral surface of the slide bearing 125 receives and supports the radial force (radial force) of the shaft portion 26a, and the lower end ( ⁇ X side end surface) of the slide bearing 125 is the thrust force (force in the X direction) of the rotating member 26. ) Receive and support.
  • the edge angle of the straight cutting edge Th of the cutting tool T1 attached to the holder 25 is changed. Further, while the drive unit 30 stops driving, the changed blade edge angle is maintained.
  • the rotational position of the rotary member 26 is set according to the drive of the drive unit 30, and thereby the edge angle of the straight cutting edge Th of the cutting tool T1 attached to the holder 25 is set.
  • the blade edge angle can be automatically adjusted by driving the drive unit 30. Therefore, the edge angle can be adjusted without replacing the cutting tool T1 or the holder 25. Thereby, the direction of the straight cutting edge Th of the cutting tool T1 can be changed easily and in a short time.
  • the drive unit 30 can be automatically controlled by the control of the control unit CONT, for example, when the diameter, rigidity, and gripping rigidity of the workpiece W change in the Z direction, these changes are made.
  • the blade edge angle (the direction of the straight cutting blade Th) can be automatically changed according to. For example, in the vicinity of the grasping claw 9a, the cutting edge angle can be set to a low angle, the feed rate can be increased, and machining can be performed in a short time.
  • the blade edge angle is set to a high angle, the feed rate is set to a low speed, and the cylindricity and surface roughness are suppressed while suppressing chatter vibration and bending of the workpiece W It can be processed so that the degree does not decrease. Thereby, high quality processing can be performed efficiently.
  • the cutting edge angle may be changed in synchronization with the feed of the cutting tool T1 in the Y direction or the rotation of the main shaft 7.
  • work W may be provided, and the structure which changes a blade edge angle according to the detection result of a sensor may be sufficient.
  • the rotation member 26 is provided separately from the holder 25, and the configuration in which the holder 25 is attached to the rotation member 26 has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this.
  • the rotating member 26 may be integrated.
  • FIGS. 7A and 7B show an example of a tool head 224 according to a modified example, where FIG. 7A is a perspective view and FIG. 7B is a view seen from the Q direction of FIG. FIG. 8 is a view when the first turret 23 is viewed in the ⁇ Y direction.
  • the tool head 224 has a tool placement surface 224f on which the cutting tool T1 is placed.
  • the tool placement surface 224f is formed to be inclined with respect to the surface 23a (YZ plane) of the first turret 23 and is directed toward the main shaft 7 (see FIG. 8).
  • the cutting tool T1 is held by the tool head 224 via the rotating member 226.
  • the rotating member 226 has a rotating part 226a and a holder part 226b.
  • the rotating part 226a and the holder part 226b are integrally formed.
  • the rotating part 226a is formed in a cylindrical shape and is inserted into an opening (not shown) formed in the tool placement surface 224f.
  • the rotating unit 226a is provided to be rotatable around the axis of the rotation axis AX3.
  • the opening is formed in a cylindrical shape and has a larger diameter than the rotating part 226a.
  • the rotating part 226a is attached via a lock sleeve 227.
  • the lock sleeve 227 has a bolt 228 and a press-fit portion (not shown). This press-fitting part is press-fitted between the rotating part 226a and an opening (not shown). The press-fitting portion restricts the rotation of the rotating portion 226a. By fastening the bolt 228, the rotation position of the rotating portion 226a is held by the lock sleeve 227.
  • the rotating member 226 can rotate around the axis of the rotation axis AX3.
  • the holder part 226b holds the cutting tool T1.
  • the direction of the straight cutting edge Th when viewed from the Q direction is inclined. Therefore, the direction of the straight cutting edge Th when viewed from the X direction is also inclined by a predetermined angle with respect to the Z direction.
  • the inclination angle (blade edge angle) of the linear cutting blade Th is changed by rotating the rotary member 226 around the axis of the rotation axis AX3 in a state where the press-fitting of the lock sleeve 227 is loosened.
  • the angle adjusting mechanism 229 is formed by the rotating member 226, the lock sleeve 227, and the bolt 228.
  • the tool head 224 moves in the Z direction and the X direction integrally with the first turret 23 by the Z direction drive system M1 and the X direction drive system M2. Further, the tool head 224 is moved in the Y direction by the Y-direction drive system M3 described above. Therefore, the tool head 224 is provided so as to be movable in the Z direction, the X direction, and the Y direction with respect to the workpiece W by the Z direction drive system M1, the X direction drive system M2, and the Y direction drive system M3. As a result, the cutting tool T1 is movable in a direction in which all or part of the Z direction, the X direction, and the Y direction are combined with the workpiece W.
  • the inclined surface Wb of the workpiece W2 is cut by moving the linear cutting blade Th in the direction (movement direction) obtained by combining the X direction, the Y direction, and the Z direction while rotating the workpiece W2.
  • the Z-direction drive system M1, the X-direction drive system M2, and the Y-direction drive system M3 are controlled by the control unit CONT.
  • the angle adjusting mechanism 229 makes the inclination angle of the linear cutting blade Th with respect to the Z direction when viewed from the X direction (the cutting edge). Angle) can be easily changed. Thereby, the direction of the straight cutting edge Th of the cutting tool T1 can be changed easily and in a short time.
  • the configuration shown in FIGS. 7 and 8 the configuration in which the rotating unit 226a is provided integrally with the holder unit 226b has been described as an example. However, the configuration is not limited thereto, and the rotating unit 226a and the holder unit 226b are not limited thereto. And may be formed separately. Further, the configuration in which the holder 25 and the rotating member 26 are integrally provided is not limited to the configuration illustrated in FIGS. 7 and 8 and may be applied to the configuration of each of the above embodiments.
  • FIGS. 9A and 9B show an example of moving the cutting tool T1 in the Y direction, where FIG. 9A is a diagram seen from the X direction, and FIG. 9B is a diagram seen from the X direction when the blade edge angles are different.
  • FIG. 9A the cutting edge angle ⁇ is set
  • FIG. 9B the cutting edge angle ⁇ is set.
  • the straight cutting edge Th of the cutting tool T1 moves from the ⁇ Y side to the + Y side with respect to the generatrix D along the tangential plane of the cylindrical surface Wa of the workpiece W.
  • the cutting edge angle is smaller than that in FIG. 9B, and the length A1 of the straight cutting edge Th in FIG. It is larger than the length A2 projected onto D.
  • Fig.9 (a) it can cut widely in a Z direction by the movement of one Y direction compared with (b).
  • the cutting force applied to the workpiece W is larger than that in (b), it causes chatter vibration of the workpiece W and the like. In such a case, the cutting force applied to the workpiece W is reduced by increasing the blade edge angle as shown in FIG.
  • the control unit CONT is based on information about required surface roughness, cutting edge angle, workpiece W diameter, and longitudinal dimension (Z direction) of the workpiece W.
  • a machining program may be created by automatically calculating the cutting start position and the cutting completion position of T1.
  • the control unit CONT controls the Z direction drive system M1, the X direction drive system M2, the Y direction drive system M3, and the like based on the newly created machining program.
  • the above information can be input to the machine tool 100 by an operator via an operation panel or the like.
  • a sensor for detecting the direction of the straight cutting edge Th may be provided, and the edge angle of the straight cutting edge Th may be controlled by the output from this sensor.
  • an optical or magnetic non-contact type sensor may be used.
  • the rotating member 26 is not limited to being rotated by the above configuration.
  • the rotating member 26 may be directly rotated by a servo motor or the like.
  • the angle adjusting mechanism 29 or the like moves the holder 25 relative to the tool head 24 or the like to change the cutting edge angle of the cutting tool T1, but the present invention is not limited to this.
  • the angle adjustment mechanism changes the cutting edge angle of the cutting tool T1 by moving the tool head 24 or the first turret 23 or the like, or changes the cutting edge angle by moving the cutting tool T1 relative to the holder 25. But you can.
  • the cutting tool T1 is moved with respect to the workpiece W (the main shaft 7 or the like) at the time of cutting.
  • the workpiece W is moved with respect to the cutting tool T1.
  • the cutting may be performed by moving both the cutting tool T1 and the workpiece W.

Landscapes

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Abstract

切削工具の刃先の方向を容易かつ短時間で変更することが可能な工作機械を提供する。ワークWを保持して回転する主軸(7)と、ワーク(W)を切削する直線切刃(Th)を有する切削工具(T1)を、主軸(7)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方向とのいずれにも直交するY方向を少なくとも含む移動方向(方向P1、P2)に、ワーク(W)に対して相対的に移動させる移動装置(M1~M3)と、直線切刃(Th)の方向をX方向から見てZ方向に対して所定角度傾けた状態で切削工具(T1)を保持するホルダ(25)と、刃先角度を変更する角度調整機構(29)と、を備える。

Description

工作機械及び加工方法
 本発明は、ワークを切削する工作機械及び加工方法に関する。
 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切削工具により切削加工等を行う。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(特許文献1参照)。
 この加工方法において、切削工具の刃先は、ワークの切削部分の母線方向に対して所定角度傾いた状態で配置される。この所定角度が小さいほど、切削工具の刃先がワークの母線に沿った状態となる。したがって、母線方向の切削範囲が広くなるため、加工時間が短くなる。しかしながら、例えば小径のワークを加工する場合、切削範囲が広いとワークへの負荷(ワークに対する切削力)が大きくなり、ワークにびびり振動や撓みなどが生じるおそれがある。このため、刃先の方向(刃先角度)を調整して、ワークに与える負荷を小さくする必要がある。従来では、ワークの母線に対する刃先の角度が異なる複数種類の切削工具やホルダが用意され、刃先の方向を変更する際には切削工具又はホルダを交換していた。
特許第3984052号公報
 しかしながら、切削工具やホルダを交換する方法では、切削工具等の取り外し及び取り付けといった面倒な作業を行うことになり、その作業には時間がかかる、といった課題がある。
 以上のような事情に鑑み、本発明は、切削工具の刃先の方向を容易かつ短時間で変更することが可能な工作機械及び加工方法を提供することを目的とする。
 本発明の工作機械は、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方向とのいずれにも直交するY方向を少なくとも含む移動方向に、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方向に対して所定角度傾けた状態で切削工具を保持するホルダと、所定角度を変更する角度調整機構と、を備える。
 また、移動方向は、Z方向とY方向とを合成した方向であってもよい。また、角度調整機構は、X方向に平行な軸線周りに回転可能な回転部材を有し、ホルダは、回転部材に取り付けられてもよい。また、回転部材は、ホルダと一体で形成されてもよい。また、回転部材を回転させる駆動部を備えてもよい。また、回転部材、及び回転部材を支持する支持部に、所定角度を示す指標部を備えてもよい。また、所定角度及びワークに関する情報に基づいて移動装置の移動を制御する制御部を備えてもよい。
 また、本発明の加工方法は、主軸に保持されて回転するワークを加工する方法であって、ワークを切削する直線切刃を有する切削工具を、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方向とのいずれにも直交するY方向を少なくとも含む移動方向に、ワークに対して相対的に移動させることと、直線切刃の方向をX方向から見て前記Z方向に対して所定角度傾けた状態で切削工具を保持することと、所定角度を変更することと、を含む。
 本発明によれば、X方向から見たときの直線切刃の方向がZ方向に対して所定角度傾くように切削工具がホルダによって保持された状態で、角度調整機構によって所定角度を変更することができるため、切削工具又はホルダを交換しなくても、所定角度を調整することができる。これにより、切削工具の刃先の方向を容易かつ短時間で変更することが可能となる。
 また、移動方向が、Z方向とY方向とを合成した方向であるものでは、この合成した方向に切削工具を送ることで、ワークに対してZ方向に広い範囲を切削でき、加工時間を短縮できる。また、角度調整機構が、X方向に平行な軸線周りに回転可能な回転部材を有し、ホルダが、回転部材に取り付けられるものでは、回転部材を回転させることで、ホルダごと切削工具を回転させることができる。これにより、所定角度を容易に調整可能となる。また、回転部材が、ホルダと一体で形成されるものでは、刃先までの長さ(オーバーハング)を小さくすることができる。また、回転部材を回転させる駆動部を備えるものでは、駆動部の駆動により所定角度を自動で調整することができる。また、回転部材、及び回転部材を支持する支持部に、所定角度を示す指標部を備えるものでは、指標を用いて回転部材の回転を調整できるため、所定角度を容易に調整できる。また、所定角度及びワークに関する情報に基づいて移動装置の移動を制御する制御部を備えるものでは、加工能率を落とさずに加工精度を高める最適加工を行うことができる。
 また、本発明の加工方法によれば、X方向から見たときの直線切刃の方向がZ方向に対して所定角度傾くように切削工具が保持された状態で、所定角度を変更することができるため、ワークの加工条件に応じて切削工具の刃先の方向を容易かつ短時間で変更でき、ワークを精度よく加工することができる。
第1実施形態に係る工作機械の要部の一例を示す図である。 ワークに対応する部分を拡大して示す斜視図である。 ツールヘッドの一例を示す図である。 切削工具の動作の一例を示し、(a)はX方向から見た図、(b)はZ方向から見た図、(c)は刃先角度が異なる例をX方向から見た図である。 第2実施形態に係る工作機械の要部の一例を示す図である。 (a)は刃物台の内部を+Z方向に見たときの図、(b)は(a)のA-A線に沿った断面図である。 変形例に係るツールヘッドの一例を示し(a)は斜視図、(b)は(a)のQ方向から見た図である。 変形例に係る工作機械のワークに対応する部分を拡大して示した図である。 切削工具の動作の他の例を示し、(a)はX方向から見た図、(b)は刃先角度が異なる例をX方向から見た図である。
 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。また、以下の各実施形態では、主軸に保持されて回転するワークを加工する方法であって、ワークを切削する直線切刃を有する切削工具を、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方向とのいずれにも直交するY方向を少なくとも含む移動方向に、ワークに対して相対的に移動させることと、直線切刃の方向をX方向から見て前記Z方向に対して所定角度傾けた状態で切削工具を保持することと、所定角度を変更することと、を含む加工方法を実施している。
 <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。
 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。
 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11が取り付けられる。プーリ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。
 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10が取り付けられている。なお、対向軸8は、心押し台4に固定され、デッドセンタとして使用されてもよい。
 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。
 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。
 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。
 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。なお、上記のZ方向駆動系M1、X方向駆動系M2及びY方向駆動系M3は、制御部CONTによって制御される。
 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。
 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、各保持部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。
 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。
 ツールヘッド24には、ホルダ25(図2参照)を介して切削工具T1が取り付けられている。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。
 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に対する切削工具Tの配置をX方向としてもよい。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。
 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。
 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、後述の回転部材26を介してホルダ25が取り付けられる。ホルダ25は、切削工具T1を保持する。切削工具T1は、直線切刃ThがYZ平面に沿うように設定される。
 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。
 図3(a)及び(b)は、ツールヘッド24の-X側の構成を示す図である。 
 図3(a)及び(b)に示すように、ツールヘッド24の-X側には、円筒状の開口部24aが形成されている。ツールヘッド24の開口部24aには、後述の回転部材26が挿入される。
 ツールヘッド24の-Z側端面には、突出部24bが設けられる。突出部24bは、-Z方向に突出しており、切り込み部24dが形成されている。切り込み部24dは、突出部24bの先端から-Z方向に向けて直線状に形成される。この切り込み部24dにより、突出部24bから開口部24aまでと、開口部24aの+Z側とが切り込まれ、突出部24bが2つに分断された状態となっている。本実施形態では、例えば分断された突出部24b同士を近づける方向(例えば、Y方向)に力を加えた場合に開口部24aが狭くなるように、ツールヘッド24が弾性変形可能に形成されている。分断された突出部24b同士の間は、ボルト24cによって締結される。ボルト24cを締めることにより、分断された突出部24b同士がY方向に近づくように力が加えられる。これにより、開口部24aの内壁部が回転部材26を締めるように固定する。また、ボルト24cを緩めることにより、分断された突出部24b同士に働く力が解放され、回転部材26への締め付けが緩和される。この場合、回転部材26は、X方向に平行な回転軸AXの軸線周りに回転可能な状態となる。
 このような回転部材26は、例えば円柱状に形成され、開口部24aに挿入された状態でツールヘッド24によって支持される。このように、ツールヘッド24は、回転部材26を支持する支持部として設けられる。回転部材26には、ホルダ25を装着するためのガイド26gが形成されている。
 ガイド26gは、例えば直線状に形成される。ガイド26gの長手方向の端部(図3(a)では-Y側の端部)には、ホルダ当接面26hが設けられている。ホルダ当接面26hにホルダ25が当接されることで、ホルダ25が位置決めされる。また、ホルダ当接面26hは、切削工具Tの切削力を受ける面となる。ガイド26gの短手方向の寸法(幅)は、ホルダ25の寸法に応じて設定される。ホルダ25は、不図示の固定部材によって回転部材26に固定される。ホルダ25がガイド26gに固定されることにより、回転部材26に対して切削工具T1の直線切刃Thの方向が一方向に固定される。この状態で回転軸AXを中心として回転部材26を回転させることにより、ホルダ25及び切削工具T1が回転部材26と一体で回転し、直線切刃Thの方向が変更される。
 回転部材26の-X側端面には、指標部26a及び26bが形成される。指標部26a及び26bは、二等辺三角形状に形成されており、例えば頂点が回転部材26の外周に向いている。また、ツールヘッド24の-X側の面には、指標部24eが形成される。指標部24eは、二等辺三角形状に形成されており、例えば頂点が回転部材26側に向いている。回転軸AXを中心として回転部材26を回転させることにより、指標部26a又は指標部26bの頂点がツールヘッド24側の指標部24eの頂点に対応して配置されるようになっている。なお、指標部26a及び26bは、目盛り等であってもよい。
 例えば、指標部26aは、ホルダ25が回転部材26に装着された状態において、X方向視で直線切刃ThがZ方向に対して角度α(例、45°)だけ傾くような回転部材26の回転位置を示している。以下、X方向視で直線切刃ThがZ方向に対して傾く角度(所定角度)を「刃先角度」と表記する。図3(a)は、指標部26aと指標部24eとが対応している状態を示している。図3(a)に示すように、指標部26aの頂点と指標部24eの頂点とが対応するように回転部材26の回転位置を調整することにより、刃先角度をαと設定することができる。
 また、指標部26bは、刃先角度がβ(例、60°)となるような回転部材26の回転位置を示している。図3(b)は、指標部26bと指標部24eとが対応している状態を示している。図3(b)に示すように、指標部26bの頂点と指標部24eの頂点とが対応するように回転部材26の回転位置を調整することにより、刃先角度をβと設定することができる。なお、α、βとは異なる刃先角度に対応した指標部が別途設けられてもよい。
 作業者は、ボルト24cを緩めた状態で指標部26a、26b等と指標部24eとを対応させるように回転軸AXを中心として回転部材26を回転させることにより、刃先角度を予め設定された角度(例、角度α、角度β等)に変更可能である。これにより、直線切刃Thの方向を、予め設定された方向に効率的に変更することが可能となっている。このように、回転部材26、及び、この回転部材26を支持するツールヘッド24は、刃先角度を変更可能な角度調整機構29として設けられている。
 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。
 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、第1タレット23のツールヘッド24に設けられる開口部24aには、回転部材26を挿入しておく。そして、切削工具T1をホルダ25に装着し、そのホルダ25をツールヘッド24の回転部材26(ガイド26g)に装着する。ホルダ25は、不図示のボルト等によって回転部材26に固定される。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方向に対して所定角度だけ傾いた状態に配置される。その後、回転部材26を回転させることにより、刃先角度を変更する。このとき、作業者は、回転部材26に設けられた指標部26a、26b等とツールヘッド24に設けられた指標部24eとを対応させることで、刃先角度の設定を容易に行うことができる。
 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、制御部CONT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。
 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る。この設定は、制御部CONTの制御に基づき、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。
 なお、回転部材26が回転軸AXを中心として回転すると、切削工具T1の姿勢が変化する。このため、回転部材26の回転により、直線切刃Thの端部のY方向及びZ方向の位置が変化する。この直線切刃Thの位置変化は、切削工具T1(直線切刃Th)の形状や寸法、回転部材26の回転位置等に応じて異なる。したがって、回転部材26の回転による直線切刃Thの位置変化を予め実験やシミュレーションなどによって求めておき、使用される切削工具T1又は回転部材26の回転位置ごとに、直線切刃Thの位置を求めるようにしてもよい。この場合、Z方向駆動系M1、Y方向駆動系M3の駆動を補正することにより、例えば切削工具T1による切削開始位置等のズレを回避できる。
 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。
 図4(a)は、刃先角度をα(例、45°)とした場合について、-X方向にワークWを見たときの切削工具T1(直線切刃Th)の動作を示している。また、図4(b)は、Z方向から見た切削工具T1(直線切刃Th)の動作を示している。図4(c)は、刃先角度をβ(例、60°)とした場合について、-X方向にワークWを見たときの切削工具T1(直線切刃Th)の動作を示している。図4(a)及び(c)に示すように、いずれの場合についても、切削工具T1の直線切刃Thは、ワークWの円筒面Wa上のZ方向の母線(軸線)Dに対して-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。
 次に、直線切刃Thを、+Y方向と-Z方向とを合成した方向(移動方向)P1、P2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、図4(a)~(c)に示すように、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方向及び-Z方向(方向P1、P2)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が方向P1、P2に移動する間に、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。
 直線切刃Thの第2端部Th2が母線D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。
 このような切削加工において、例えば図4(a)に示すような刃先角度が小さく設定される第1の場合(例、刃先角度がαの場合)には、例えば図4(c)に示すような刃先角度が大きく設定される第2の場合(例、刃先角度がβの場合)に比べて、直線切刃ThがワークWの母線Dに近づいた状態となる。
 第1の場合は、図4(a)に示すように、直線切刃Thを方向P1に移動させることで母線Dのうち長さLを切削する。長さLは、直線切刃Thを母線Dに投影した長さA1(直線切刃Thの幅のcosα)と、直線切刃Thが方向P1に移動して母線Dを切削する間のZ方向の長さB1と、を足したものである。一方、第2の場合は、直線切刃Thを方向P2に移動させることで同じく長さLを切削する。長さLは、直線切刃Thを母線Dに投影した長さA2(Thの長さのcosβ)と、直線切刃Thが方向P2に移動して母線Dを切削する間のZ方向の長さB2と、を足したものである。
 ここで、図4に示すように、L=A1+B1、L=A2+B2、A1>A2、B1<B2、となっている。すなわち、同じ長さLを切削する場合、切削工具T1の単位時間あたりの送り量が同じときに、第1の場合の方が、第2の場合より短時間で加工でき、かつ面精度がよい(面粗度が小さい)。また、第2の場合において、第1の場合と同等の時間で加工するには送り量を増加させる必要があるので、面精度を悪化させる(面粗度が大きくなる)ことになる。例えば小径のワークや剛性の低いワークを加工する際、また、ワークWのうち把握爪9aから離れた部分(把持剛性の低い部分)を加工する際などには、第1の場合のように刃先角度が小さいとワークWへの負荷(ワークに対する切削力)が大きくなり、ワークWにびびり振動や撓みなどが生じやすくなる。これに対して、第2の場合には、第1の場合に比べて、刃先角度が大きいため、第1の場合と同じ送り量に設定された場合はワークWへの負荷が小さくなり、ワークWにびびり振動やたわみなどが生じにくくなる。
 したがって、例えば大径のワークや剛性の高いワークを加工する場合、また、ワークWのうち把握爪9aの近傍の部分(把持剛性の高い部分)を加工する場合などには、刃先角度を小さく設定(例えばαと設定)する。これにより、直線切刃ThのZ方向の切削範囲が大きくなり、加工時間の短縮を図ることができ、かつ面精度を良くすることができる。
 一方、小径のワークや剛性の低いワークを加工する場合、また、ワークWのうち把持剛性の低い部分を加工する場合には、送り量を変更することなく刃先角度を大きく設定(例えばβと設定)する。これにより、直線切刃ThのZ方向の切削範囲が小さくなるため、ワークWへの負荷が低減し、ワークWにびびり振動やたわみなどが生じにくくなる。
 このように刃先角度を設定(変更)する場合、作業者は、指標部26a及び26bを指標部24eに対応させるように回転部材26を回転させるだけでよいため、刃先角度(直線切刃Thの方向)を容易に変更することができる。
 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。
 以上のように、本実施形態に係る工作機械100は、X方向から見たときの直線切刃Thの方向がZ方向に対して所定角度だけ傾くように切削工具T1がホルダ25によって保持された状態で、角度調整機構29によって刃先角度を変更することができるため、切削工具T1又はホルダ25を交換しなくても、刃先角度を調整することができる。これにより、切削工具T1の刃先の方向を容易かつ短時間で変更することが可能となる。
 <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5は、第2実施形態に係る工作機械200のうちツールヘッド124を+X方向に見た場合の一例を示している。図5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。また、図5において、第1実施形態と同一または同等の構成部分については同一符号を付けて説明を省略または簡略化する。なお、この第2実施形態は、角度調整機構129の構成が第1実施形態の角度調整機構(回転部材26を作業者が回転させる構成)とは異なっている。図5に示すように、角度調整機構129は、ツールヘッド124と、回転部材26と、駆動部30とを有している。駆動部30は、回転部材26を回転させる。駆動部30は、例えば制御部CONTによって制御される。
 図6は、第1タレット23(第2タレット23A)の内部を+Z方向に見たときの図であり、(b)は(a)のA-A線に沿った断面図である。図6(a)及び(b)に示すように、駆動部30は、モータ31と、ウォームギア32と、伝達軸33と、ベベルギア34、35とを有している。
 モータ31は、第1タレット23の+Z側に配置されており、例えば刃物台駆動部21に取り付けられている。モータ31は、Y方向に平行な出力軸31aを有している。出力軸31aは、Y方向に平行な回転軸を中心として回転する。ウォームギア32は、出力軸31aに取り付けられたねじ歯車32aと、伝達軸33に取り付けられたはす歯歯車32bとを有している。ウォームギア32は、出力軸31aの回転を伝達軸33に伝達する。
 伝達軸33は、Z方向に平行な回転軸を中心として、例えばベアリング33a、33bによって回転可能に支持されている。伝達軸33の+Z側の端部には、はす歯歯車32bが取り付けられている。伝達軸33の-Z側の端部には、ベベルギア34が取り付けられている。ベベルギア34は、ベベルギア35とかみ合っている。ベベルギア35は、シャフト122に取り付けられている。ベベルギア34、35は、伝達軸33の回転をシャフト122に伝達する。
 シャフト122は、X方向に平行な回転軸AX2を有しており、駆動部30からの駆動力によってこの回転軸AX2の軸線周りに回転する。シャフト122は、例えばベアリング36a、36bによって回転可能に支持されている。ギア123aは、シャフト122の-X側端部に形成されており、シャフト122と一体でX軸回りに回転する。
 ギア123bは、回転部材26の外周面に形成されている。ギア123bの回転軸は、回転部材26の回転軸AX1と一致する。ギア123bには、X方向に平行な歯が回転部材26の円筒面に沿って複数並んで配置されている。ギア123bは、ギア123aに噛み合わされており、ギア123aの回転により回転軸AX1の軸線回りに回転する。シャフト122が回転することにより、ギア123aが回転し、ギア123bに対して回転力が加えられる。この力により、回転部材26が回転軸AX1の軸線周りに回転する。回転部材26は、軸部26aがすべり軸受125に支持されている。すべり軸受125の内周面は軸部26aのラジアル力(放射方向の力)を受け止めて支え、すべり軸受125の下端(-X側の端面)は、回転部材26のスラスト力(X方向の力)を受け止めて支える。
 駆動部30の駆動によって回転部材26が回転軸AX1の軸線周りに回転することにより、ホルダ25に取り付けられる切削工具T1の直線切刃Thの刃先角度が変更される。また、駆動部30が駆動を停止している間は、変更後の刃先角度が保持される。このように、角度調整機構129では、駆動部30の駆動に応じて回転部材26の回転位置が設定され、これにより、ホルダ25に取り付けられる切削工具T1の直線切刃Thの刃先角度が設定される。
 以上のように、第2実施形態によれば、回転部材26を回転させる駆動部30を備えるため、駆動部30の駆動により刃先角度を自動で調整することができる。よって、切削工具T1又はホルダ25を交換しなくても、刃先角度を調整することができる。これにより、切削工具T1の直線切刃Thの方向を容易かつ短時間で変更することが可能となる。
 なお、第2実施形態では、制御部CONTの制御により駆動部30を自動制御することが可能であるため、例えばワークWの径や剛性、把持剛性がZ方向について変化する場合に、これらの変化に応じて自動的に刃先角度(直線切刃Thの方向)を変更することができる。例えば、把握爪9aの近傍では刃先角度を低い角度とし、送り速度を高速にして短時間で加工を行わせることができる。また、把握爪9aから離れた部分(ワークWのZ方向の中央部など)では刃先角度を高い角度とし、送り速度を低速にし、びびり振動やワークWの撓みを抑制しつつ円筒度や面粗度が低下しないように加工することができる。これにより、高品位な加工を効率的に行うことができる。なお、この場合、切削工具T1のY方向への送り又は主軸7の回転に同期して、刃先角度を変更させてもよい。また、びびり振動やワークWの撓みを検出するセンサが設けられ、センサの検出結果に応じて刃先角度を変化させる構成であってもよい。
 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、上記各実施形態では、回転部材26がホルダ25と別体で設けられ、ホルダ25を回転部材26に装着す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、ホルダ25と回転部材26とが一体で設けられた構成であってもよい。
 また、上記各実施形態では、円筒面Waを有するワークWを切削する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く、テーパー面や球状面等の傾斜面Wbを有するワークW2を切削するものであってもよい。図7は、変形例に係るツールヘッド224の一例を示し、(a)は斜視図、(b)は(a)のQ方向から見た図である。図8は、第1タレット23を-Y方向に見たときの図である。
 ツールヘッド224は、切削工具T1が配置される工具配置面224fを有している。工具配置面224fは、第1タレット23の面23a(YZ平面)に対して傾いて形成されており、主軸7側に向けられている(図8参照)。切削工具T1は、回転部材226を介してツールヘッド224に保持される。回転部材226は、回転部226aと、ホルダ部226bとを有している。回転部226a及びホルダ部226bは、一体で形成されている。回転部226aは、円柱状に形成され、工具配置面224fに形成される不図示の開口部に挿入される。回転部226aは、回転軸AX3の軸線周りに回転可能に設けられる。この開口部は、円筒状に形成され、回転部226aよりも径が大きくなっている。回転部226aは、ロックスリーブ227を介して取り付けられている。ロックスリーブ227は、ボルト228と、不図示の圧入部とを有している。この圧入部は、回転部226aと不図示の開口部との間に圧入される。この圧入部により、回転部226aの回転が規制される。ボルト228を締結することにより、ロックスリーブ227によって、回転部226aの回転位置が保持された状態となる。また、ボルト228の締結を緩めてロックスリーブ227の圧入を緩めることにより、回転部材226が回転軸AX3の軸線周りに回転可能となる。また、ホルダ部226bは、切削工具T1を保持する。図7(b)に示すように、Q方向から見たときの直線切刃Thの方向が傾斜している。従って、X方向から見たときの直線切刃Thの方向も、Z方向に対して所定角度だけ傾斜している。本実施形態では、ロックスリーブ227の圧入を緩めた状態で回転部材226を回転軸AX3の軸線周りに回転させることにより、直線切刃Thの傾斜角度(刃先角度)が変更される。このように、回転部材226、ロックスリーブ227、ボルト228により、角度調整機構229が形成される。
 また、図8に示すように、ツールヘッド224は、Z方向駆動系M1及びX方向駆動系M2により、第1タレット23と一体的にZ方向及びX方向に移動する。また、ツールヘッド224は、上記したY方向駆動系M3により、Y方向に移動する。従って、ツールヘッド224は、Z方向駆動系M1、X方向駆動系M2及びY方向駆動系M3により、ワークWに対してZ方向、X方向及びY方向のそれぞれに移動可能に設けられている。その結果、切削工具T1は、ワークWに対してZ方向、X方向、及びY方向の全部または一部を合成した方向に移動可能となっている。この場合、ワークW2を回転させつつ、直線切刃Thを、X方向、Y方向、及びZ方向を合成した方向(移動方向)に移動させることにより、ワークW2の傾斜面Wbを切削加工することが可能となっている。なお、上記のZ方向駆動系M1、X方向駆動系M2及びY方向駆動系M3は、制御部CONTによって制御される。
 このように、テーパー面や球状面等の傾斜面Wbを有するワークW2を切削する場合においても、角度調整機構229によって、X方向から見た場合に直線切刃ThのZ方向に対する傾斜角度(刃先角度)を容易に変更することが可能となる。これにより、切削工具T1の直線切刃Thの方向を容易かつ短時間で変更することが可能となる。なお、図7及び図8に示す構成において、回転部226aがホルダ部226bと一体で設けられた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、回転部226aとホルダ部226bとが別体に形成されてもよい。また、ホルダ25と回転部材26とが一体で設けられた構成は、図7及び図8に示す構成に限定して適用されるものではなく、上記各実施形態の構成に適用されてもよい。
 また、上記各実施形態では、切削工具T1を、Y方向とZ方向とを合成した方向(例えば図4に示す方向P1等)に移動させるが、これに限定されず、例えば切削工具T1の移動方向をY方向のみとして切削加工を行ってもよい。図9は、切削工具T1をY方向に移動させる一例を示し、(a)はX方向から見た図、(b)は刃先角度が異なる例をX方向から見た図である。図9(a)では、刃先角度αに設定され、(b)では刃先角度βに設定されている。
 図9(a)及び(b)のいずれも、切削工具T1の直線切刃Thは、ワークWの円筒面Waの接平面に沿って母線Dに対して-Y側から+Y側に移動し、直線切刃Thの+Z側の第1端部Th1が円筒面Waに当たり、直線切刃Thの第2端部Th2が母線Dから離れた段階で円筒面Waの切削加工が完了する。図9(a)では(b)と比較して切刃角度が小さく、図9(a)の直線切刃Thを母線Dに投影した長さA1は、(b)の直線切刃Thを母線Dに投影した長さA2よりも大きい。このため、図9(a)では(b)に比べて1回のY方向の移動でZ方向に広く切削できる。ただし、(b)に対してワークWに与える切削力が大きいので、ワークWのびびり振動等の原因となる。このような場合は、(b)のように刃先角度を大きくしてワークWに与える切削力を小さくして対応する。
 また、上記各実施形態の構成において、制御部CONTは、要求される面粗度、刃先角度、ワークWの径、ワークWの長手方向(Z方向)の寸法についての情報に基づいて、切削工具T1の切削開始位置と切削修了位置とを自動的に計算して加工プログラムを作成するようにしてもよい。この場合、制御部CONTは、新たに作成した加工プログラムに基づいて、Z方向駆動系M1、X方向駆動系M2及びY方向駆動系M3等を制御する。なお、上記の各情報は、作業者が操作パネル等を介して工作機械100に入力することができる。
 また、直線切刃Thの方向を検出するセンサを備え、このセンサからの出力によって直線切刃Thの刃先角度を制御してもよい。この場合、光学式や磁気式の非接触タイプのセンサが用いられてもよい。なお、回転部材26を上記構成により回転させることに限定するものではない。例えば、サーボモータ等により回転部材26を直接回転させてもよい。
 また、上記各実施形態では、角度調整機構29等が、ツールヘッド24等に対してホルダ25を移動させて切削工具T1の刃先角度を変えているが、これに限定されない。例えば、角度調整機構は、ツールヘッド24等または第1タレット23等を移動させて切削工具T1の刃先角度を変更させるものや、ホルダ25に対して切削工具T1を移動させて刃先角度を変えるものでもよい。
 また、上記各実施形態では、切削加工の際、ワークW(主軸7等)に対して切削工具T1を移動させているが、これに代えて、切削工具T1に対してワークWを移動させるものや、切削工具T1及びワークWの双方を移動させて切削加工を行ってもよい。
 W…ワーク 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) CONT…制御部 T、T1…切削工具 Th…直線切刃 AX、AX1、AX2、AX3…回転軸 α、β…角度 D…母線 P1、P2…合成した方向(移動方向) 7…主軸 24、124、224…ツールヘッド(支持部) 24e…指標部 25…ホルダ 26、226…回転部材 26a、26b…指標部 26g…ガイド 29、129、229…角度調整機構 30…駆動部 100、200…工作機械 226a…回転部 226b…ホルダ部

Claims (8)

  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方向とのいずれにも直交するY方向を少なくとも含む移動方向に、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方向に対して所定角度傾けた状態で前記切削工具を保持するホルダと、
     前記所定角度を変更する角度調整機構と、を備える工作機械。
  2.  前記移動方向は、前記Z方向と前記Y方向とを合成した方向である請求項1記載の工作機械。
  3.  前記角度調整機構は、前記X方向に平行な軸線周りに回転可能な回転部材を有し、
     前記ホルダは、前記回転部材に取り付けられる請求項1または請求項2記載の工作機械。
  4.  前記回転部材は、前記ホルダと一体で形成される請求項3記載の工作機械。
  5.  前記回転部材を回転させる駆動部を備える請求項3または請求項4記載の工作機械。
  6.  前記回転部材、及び前記回転部材を支持する支持部に、前記所定角度を示す指標部を備える請求項3~請求項5のいずれか1項に記載の工作機械。
  7.  前記所定角度及び前記ワークに関する情報に基づいて前記移動装置の移動を制御する制御部を備える請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の工作機械。
  8.  主軸に保持されて回転するワークを加工する方法であって、
     前記ワークを切削する直線切刃を有する切削工具を、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方向とのいずれにも直交するY方向を少なくとも含む移動方向に、前記ワークに対して相対的に移動させることと、
     前記直線切刃の方向を前記X方向から見て前記Z方向に対して所定角度傾けた状態で前記切削工具を保持することと、
     前記所定角度を変更することと、を含む加工方法。
     
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018043328A (ja) * 2016-09-16 2018-03-22 株式会社ジェイテクト 切削工具、及び加工方法
EP3330026A1 (de) * 2016-12-05 2018-06-06 Audi Ag Drehwerkzeug, insbesondere drehräumwerkzeug
JP2021065976A (ja) * 2019-10-24 2021-04-30 アイシン機工株式会社 工具ホルダ
CN113681031A (zh) * 2021-08-30 2021-11-23 宁夏共享精密加工有限公司 一种用于异形槽的加工方法及加工刀具
JP2023138674A (ja) * 2021-03-31 2023-10-02 株式会社プロテリアル 加工方法および工具

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170129163A (ko) * 2015-02-24 2017-11-24 반두리트 게엠베하 하르트메탈 운트 디아만트베르크초이그 회전 피가공재를 기계가공하기 위한 디바이스, 방법 및 절단 플레이트
DE112016001390B4 (de) * 2015-03-25 2023-06-07 Aisin Kiko Co., Ltd. Schneidwerkzeug, Schälvorrichtung und Verfahren
JP6546950B2 (ja) * 2017-03-15 2019-07-17 シチズン時計株式会社 タレット刃物台
JP6775237B2 (ja) * 2018-08-09 2020-10-28 国立大学法人東海国立大学機構 加工装置および切削加工方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003127008A (ja) * 2001-10-22 2003-05-08 Minebea Co Ltd バイトホルダおよびバイトシャンクの保持方法
JP2005501749A (ja) * 2001-09-11 2005-01-20 べーリンガー ヴェルクツオィクマシーネン ゲーエムベーハー ねじれを生じない回転対称面の鋼切削方法
JP3984052B2 (ja) * 1999-12-17 2007-09-26 住友電工ハードメタル株式会社 回転対称面のねじれの発生しない切削加工方法
JP2013244582A (ja) * 2012-05-29 2013-12-09 Murata Machinery Ltd Y軸送り台及び旋削機械
JP2014531331A (ja) * 2011-09-18 2014-11-27 エムアーゲー イーアーエス ゲーエムベーハー 工作物を仕上げるための方法及び装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2803053A (en) * 1953-06-01 1957-08-20 Fazi Fulvio De Adjustable toolholder
US3484919A (en) * 1967-10-20 1969-12-23 Carmet Co Reversible cutting inserts and tool holder for the same
JPS60217005A (ja) * 1984-04-12 1985-10-30 Toshiba Corp 切削工具
JPH06206145A (ja) 1991-06-21 1994-07-26 Konica Corp 切削加工装置
JP2686000B2 (ja) * 1991-07-17 1997-12-08 株式会社東芝 振動切削方法及び切削装置
EP0792707A1 (en) * 1996-02-21 1997-09-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Chip-breaking turning method and apparatus
JP2002154007A (ja) * 2000-09-05 2002-05-28 Yamazaki Mazak Corp 複合工具
SE526480C2 (sv) * 2002-10-31 2005-09-20 Sandvik Intellectual Property Verktyg för spånavskiljande bearbetning
US7089838B2 (en) * 2004-01-28 2006-08-15 Kennametal Inc. Zero centerline toolholder assembly
US20080253847A1 (en) 2004-08-19 2008-10-16 Manchester Tool Company Adjustable Machine Tool Cutting Insert Holder Apparatus
US7739931B2 (en) * 2006-07-31 2010-06-22 Xerox Corporation Tool bit with multiple cutting tips
WO2015079836A1 (ja) * 2013-11-29 2015-06-04 村田機械株式会社 工作機械及び切削方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3984052B2 (ja) * 1999-12-17 2007-09-26 住友電工ハードメタル株式会社 回転対称面のねじれの発生しない切削加工方法
JP2005501749A (ja) * 2001-09-11 2005-01-20 べーリンガー ヴェルクツオィクマシーネン ゲーエムベーハー ねじれを生じない回転対称面の鋼切削方法
JP2003127008A (ja) * 2001-10-22 2003-05-08 Minebea Co Ltd バイトホルダおよびバイトシャンクの保持方法
JP2014531331A (ja) * 2011-09-18 2014-11-27 エムアーゲー イーアーエス ゲーエムベーハー 工作物を仕上げるための方法及び装置
JP2013244582A (ja) * 2012-05-29 2013-12-09 Murata Machinery Ltd Y軸送り台及び旋削機械

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3162478A4 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018043328A (ja) * 2016-09-16 2018-03-22 株式会社ジェイテクト 切削工具、及び加工方法
EP3330026A1 (de) * 2016-12-05 2018-06-06 Audi Ag Drehwerkzeug, insbesondere drehräumwerkzeug
JP2021065976A (ja) * 2019-10-24 2021-04-30 アイシン機工株式会社 工具ホルダ
JP7345352B2 (ja) 2019-10-24 2023-09-15 アイシン機工株式会社 工具ホルダ
JP2023138674A (ja) * 2021-03-31 2023-10-02 株式会社プロテリアル 加工方法および工具
JP7661999B2 (ja) 2021-03-31 2025-04-15 株式会社プロテリアル 加工方法
CN113681031A (zh) * 2021-08-30 2021-11-23 宁夏共享精密加工有限公司 一种用于异形槽的加工方法及加工刀具

Also Published As

Publication number Publication date
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US10016815B2 (en) 2018-07-10
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EP3162478A4 (en) 2018-02-28

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