JP2003089038A - 複合ｎｃ旋盤のワーク加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｙ軸制御可能な工具スピンドルを備えた数値
制御旋盤を用いてワークを加工する方法に関し、小ロッ
ト短納期のワークにも対応が可能な複合工具を用いたワ
ークの加工方法を提供する。 【解決手段】 複合工具２を加工するための部分加工プ
ログラムを準備し、ワーク１の同時加工箇所を指定して
前記部分加工プログラムを内包する工具加工プログラム
を作成すると共に、当該工具加工プログラムで加工され
る複合工具２を使用した当該ワークのワーク加工プログ
ラムを作成する。そして、前記工具加工プログラムで前
記ＮＣ旋盤を制御して複合工具２を製作して旋盤の刃物
台に装着し、当該旋盤を前記ワーク加工プログラムで制
御してワーク１を加工する。工具の自動交換装置と、工
具スピンドルのＹ軸及びＢ軸制御が可能な旋盤を用いる
ことにより、複雑な形状をした複合工具の加工にも対応
できる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、Ｙ軸方向の位置
制御が可能な工具スピンドルを備えた数値制御旋盤（複
合ＮＣ旋盤）を用いてワークを加工する方法に関するも
ので、特にワークの複数箇所を同時に加工する２以上の
刃先を備えた複合工具を用いてワークの加工を行う際の
加工方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】Ｚ、Ｘ及びＹ軸方向に位置制御可能な工
具スピンドルを備えた旋盤は、主軸回転を固定して上記
工具スピンドルに装着したドリル、タップ、フライスな
どを用いることにより、ワークの一部にマシニングセン
タによる加工と同様な加工を行うことができる。なおこ
こで、Ｚ軸方向は主軸と平行な方向、Ｘ軸方向は主軸と
直交する刃物の切込み送り方向、Ｙ軸方向はＺ軸及びＹ
軸と直交する方向である。 【０００３】一方、多数のワークを旋盤で加工する際の
加工能率を上げるために、ワークの複数箇所を同時に加
工するための２以上の刃先（一般にはスローアウエイチ
ップ）を備えた複合工具が用いられている。この複合工
具は、図２に例示するように、旋盤の刃物台に装着され
る工具ボディ２１の異なる位置に、複数個のスローアウ
エイチップ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを装着した
もので、例えばワーク１の段付き孔の大径部１１ａ、中
間径部１１ｂ及び小径部１１ｃを同時加工する場合など
に用いられる。多数のワークを連続加工する際にこのよ
うな複合工具を用いることにより、加工時間を短縮する
ことが可能である。 【０００４】ところが、複合工具は、ワークの複数の加
工箇所に対応する位置関係で複数の刃先を装着しなけれ
ばならないので、ワークの加工形状が異なれば当然刃先
相互の位置関係も変わり、異なる形状の複合工具を使用
しなければならない。すなわち、複合工具は、ワーク毎
にその加工形状に応じたものを準備する必要がある。 【０００５】工作機械で使用される工具は、工具メーカ
によって製造されており、加工メーカは工具メーカが製
造した工具を工作機械に取付けてワークの加工を行う。
従って、複合工具を使用して加工を行うときは、加工メ
ーカは、ワーク形状やワークの製造個数、要求される納
期などを考慮して、複合工具を用いて加工するか、用い
ないで加工するかを決める。複合工具を用いるときは、
ワークの加工に先立って、工具メーカに使用する複合工
具を発注する。当然のことながら、複合工具を用いたワ
ークの加工は、当該複合工具が納入されてからでなけれ
ば行うことができない。 【０００６】従来この種の複合工具は、大量のワークを
加工する際に使用されており、試し加工を行って切粉排
出溝の形状などに改良を加え、工具ボディにも焼入れし
て高い強度と耐久性とを付与している。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】前述した旋盤の多機能
化と需要の多様化による商品種別の増大により、加工メ
ーカで加工されるワークの多様化と小ロット化が進んで
いる。更に技術の変化や需要の変化が急速なことから、
加工時間の短縮が強く要求されるようになってきてい
る。これに対応するために、加工メーカは低コストかつ
短納期でワークの加工を行うことが要請され、複合工具
を用いて加工を行うことがその要請に応える一つの手段
となっている。 【０００８】ところが、従来方法では、複合工具を使用
する際には、工具メーカへの工具の発注から納品までの
間、ワークの加工を待たなければならず、またワーク形
状の変更や試し切削をしたときに工具に不具合があった
ときなど、工具の変更ないし改良を工具メーカに依頼し
なければならず、その処理のためにも時間がかかるとい
う問題があった。すなわち、従来方法では、加工時間を
短縮するために複合工具を用いようとすると、複合工具
を準備するための手間や時間がかかるために、短納期小
ロットのワークに対しては、複合工具を用いたワークの
加工を行うことができなかった。 【０００９】この発明は、上記問題を解決するためにな
されたもので、小ロット短納期のワークにも対応が可能
な複合工具を用いたワークの加工方法を提供することを
課題としている。 【００１０】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決したこの
発明の複合ＮＣ旋盤のワーク加工方法は、刃物台４１に
工具スピンドル４８を備えたＮＣ旋盤を用い、複合工具
２を加工するための部分加工プログラムを準備し、加工
しようとするワーク１の同時加工する複数箇所を指定し
て前記部分加工プログラムを内包する工具加工プログラ
ムを作成すると共に、当該工具加工プログラムで加工さ
れる複合工具２を使用した当該ワークのワーク加工プロ
グラムを作成し、前記工具加工プログラムで前記ＮＣ旋
盤を制御して複合工具２の工具ボディ２１を加工し、加
工された工具ボディに刃先２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２
２ｄを装着して旋盤の刃物台に装着し、当該旋盤を前記
ワーク加工プログラムで制御してワーク１を加工すると
いうものである。 【００１１】上記方法において準備する部分加工プログ
ラムは、工具ボディを刃物台に取付けるシャンク部分の
加工プログラムや、刃先取付部分の座ぐり孔、タップ孔
などの加工プログラムである。複合工具で同時加工する
加工箇所の位置関係と使用する刃先の種類等を指定する
ことにより、上記部分加工プログラムの数値の設定や、
部分加工プログラムをサブルーチンとして呼び出すこと
で、加工しようとするワーク形状に応じた複合工具をワ
ークを加工する旋盤と同一の旋盤で加工することが可能
である。従って、ワークの加工に先立ち、作成した工具
加工プログラムを使用してワーク加工用の旋盤で工具ボ
ディの加工を行い、加工された工具ボディにスローアウ
エイチップを装着して刃物台に装着してやれば、複合工
具を用いたワークの加工を同一旋盤上で直ちに開始する
ことができる。従って、ワークの加工直前に複合工具の
作成を行うことができる他、ワークの形状変更にも直ち
に対応でき、また、同一機械上で工具の加工が可能であ
るから、試し切削に基づく工具形状の修正にも速やかに
対応できる。 【００１２】特に、工具スピンドルに装着される工具の
自動交換装置を備えた旋盤を用いることにより、工具加
工に必要な各種の工具を旋盤に搭載することができ、工
具スピンドルのＹ軸方向の位置制御や、更にはＹ軸回り
の角度制御（Ｂ軸制御）も可能な工具スピンドルを備え
た旋盤を用いることにより、複雑な形状をした複合工具
の加工にも対応可能である。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、図２に示すワーク１の加工
を例にして、この発明の方法を説明する。図２に示した
ワーク１は、内径が３段に変化する中心孔１１を備え、
その中間径の部分に角溝１２が設けられている。このワ
ークの中心孔１１及び角溝１２は、図２に示す複合工具
２を用いて加工する。この複合工具２は、１個の工具ボ
ディ２１にワークの中心孔の大径部を加工する刃先２２
ａ、中間径部を加工する刃先２２ｂ及び小径部を加工す
る刃先２２ｃ並びに角溝１２を加工する刃先２２ｄを装
着した構造である。 【００１４】図３、４は、この発明の方法に用いる複合
ＮＣ旋盤の一例を示した図である。図に示した複合ＮＣ
旋盤は、同一軸線上で対向する左側主軸台３１Ｌと右側
主軸台３１Ｒとを備えている。両主軸台３１Ｌ、３１Ｒ
に軸支された主軸の対向端にそれぞれ左側チャック３２
Ｌ及び右側チャック３２Ｒが装着されている。左側及び
右側主軸は、エンコーダを内蔵したＣ軸制御可能な主軸
モータ３３Ｌ、３３Ｒで、個別にかつ必要なときには同
期して回転駆動される。左側主軸台３１Ｌはベッド３４
に固定であり、右側主軸台３１ＲはＺ軸方向に移動可能
である。 【００１５】ベッド３４は、オペレータから見て手前側
が低くなる方向に、３０ないし４５度の角度で傾斜した
スラント型で、奥側は複合型刃物台４１の移動台４２を
Ｚ軸方向に案内する水平なガイド平面となっている。主
軸台３１Ｌ、３１Ｒの手前側下方にそれぞれＸ軸方向及
びＺ軸方向に移動可能なタレット刃物台３５Ｌ、３５Ｒ
が配置されている。各タレット刃物台には、工具タレッ
ト３６Ｌ、３６Ｒが装着されている。 【００１６】ベッド３４の奥側の水平面上に設けたＺ軸
方向ガイド３７に沿って、複合型刃物台４１のための移
動台４２がＺ軸方向に移動可能に装着されている。この
移動台には、Ｚ軸と直交する水平方向の前後ガイド４３
が設けられており、図示しない前後移動モータにより、
この前後ガイドに沿って移動する傾斜台４４が搭載され
ている。この傾斜台は、ベッドの手前側のスラント面と
等しい角度の上面を備え、当該上面にＸ軸方向ガイド４
５が設けられている。傾斜台４４には、複合型刃物台４
１の送り台４６が、送りモータ４７でＸ軸方向ガイド４
５に沿って移動可能に、搭載されている。この送り台４
６には、工具スピンドル４８を備えた回転工具台４９
が、工具スピンドルをＸ軸方向に向けた位置を原点とし
て、Ｙ軸回りに左右９０度（＋９０度〜−９０度）回動
可能に装着されている。 【００１７】上記のように構成された複合型刃物台４１
は、傾斜台４４の前後方向移動と送り台４６のＸ軸方向
移動とを傾斜台４４の上面の傾斜角に対応する関係で同
期制御することにより、送り台４６、従って工具スピン
ドル４８のＹ軸方向の移動及び位置決めが可能である。
更に、工具スピンドル４８をＹ軸回りに角度制御するこ
とによって、傾斜平面の加工や湾曲した平面の加工も可
能である。 【００１８】ベッド３４の奥側左端に隣接して、複合型
刃物台４１に装着する工具の工具マガジン５１が配置さ
れ、この工具マガジンの工具を複合型刃物台の工具スピ
ンドル４８に着脱するＡＴＣ５２が設けられている。図
の工具マガジン５１は、旋盤に対して外側を向く方向に
多数の工具ホルダ５３を連結した周回チェン５４を配置
し、工具ホルダに装着された工具の一つを周回チェンの
周回によってＡＴＣ５２との受け渡し位置に位置決めす
ることにより、工具の選択を行う構造のものである。 【００１９】また、ＡＴＣ５２は、両端に工具把持爪を
備えた旋回アーム５５を備えた構造で、この旋回アーム
はＺ軸方向に延びるガイドレール５６に沿って往復動す
るトラバーサ５７に装着されている。工具マガジン５１
及びＡＴＣ５２の配置空間と複合型刃物台４１の移動空
間との間には、図４に示すように、シャッタ５８を備え
た隔壁５９が設けられている。 【００２０】工具交換時に回転工具台４９は、Ｂ軸回り
に−９０度の位置に移動して、工具スピンドルをＡＴＣ
側に向ける。この状態でシャッタ５８を開き、移動台４
２をＡＴＣ側に移動して工具スピンドル４８に把持され
ていた工具をＡＴＣの旋回アーム５５に渡す。次に旋回
アーム５５は１８０度回転して、新しい工具を工具スピ
ンドル４８に装着する。その後、ＡＴＣは受け取った工
具を工具マガジン５１に戻し、工具マガジンは更に次工
程の工具の選択動作に入る。 【００２１】上記の複合ＮＣ旋盤を用いてワーク１を加
工するのに先立ち、加工しようとするワーク１の中心孔
１１の段部１３ａ、１３ｂの軸方向の位置関係と径差を
指定し、旋削用の刃先２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び角溝
加工用の刃先２２ｄを指定して、工具ボディ２１の加工
プログラムを作成する。この場合、工具ボディ２１の形
状をパターン化して、幾種類かの工具加工プログラムを
準備しておき、更に使用する刃先の種類に対応して、当
該刃先固定部分の受座やタップ孔の加工手順を記載した
部分加工プログラムを準備しておく。ワーク１の加工に
必要な複合工具の工具ボディ２１の加工プログラムは、
パターン化された工具加工プログラムの一つを選んで、
使用する刃先と刃先の位置関係を登録し、刃先装着部加
工用の部分加工プログラム及び刃物台に工具を固定する
ためのシャンク部２３を加工する部分加工プログラムを
サブルーチン呼び出しすることにより作成する。 【００２２】一方、ワーク１自体の加工について、上記
工具加工プログラムで加工される複合工具２を用いたワ
ーク加工プログラムを従来と同様にして作成する。 【００２３】そして、図１(ａ)に示すように、前述した
ような複合ＮＣ旋盤を用い、タレット刃物台３５Ｌ又は
３５Ｒに装着した旋削工具２５で、工具ボディ２１及び
そのシャンク部２３の旋削加工を行う。次に図１(ｂ)に
示すように、工具スピンドル４８に取付けたフライスや
ドリルやタップ等の回転工具２６を用いて、刃先２２
ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの装着部分や切粉の排出溝
２４部分の加工を行う。図の複合工具では、角溝用の刃
先２２ｄの装着部は、他の３個の刃先２２ａ、２２ｂ、
２２ｃの装着部の１８０度反対の側に形成される。 【００２４】工具ボディ２１の加工が終了したら、各刃
先取付位置に刃先２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄを
装着して、当該複合工具をタレット３６Ｌの適宜な工具
ステーションに装着する。そして、上記で作成したワー
ク加工プログラムを用いて、ワーク１の加工を行う（図
１(ｃ)）。 【００２５】 【発明の効果】以上説明したこの発明の方法によれば、
ワークの加工に用いる複合ＮＣ旋盤を用いて、当該ワー
クの加工に用いる複合工具を加工することができるの
で、複合工具の制作に要する手間やワークの加工待ち時
間を最少にできる。また、複合工具の加工プログラム
と、それを用いたワークの加工プログラムとが並行して
作成できるので、ワーク形状の変更に伴う複合工具の形
状の変更や、試し加工をした後の複合工具の、例えば切
粉逃し溝２４の形状変更などが速やかに可能で、従っ
て、比較的小ロットでかつ納期の短いワークに対して
も、複合工具を用いた効率的な加工を行うことが可能に
なるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の加工手順を示す模式的な説明図 【図２】この発明の方法で加工されるワークの例とその
加工に使用する複合工具の例とを示す説明図 【図３】この発明で用いる複合ＮＣ旋盤の一例を示す斜
視図 【図４】図３の複合ＮＣ旋盤の工具スピンドルの自動工
具交換を示す説明図 【符号の説明】 ２ 複合工具 21 工具ボディ 22(a〜d) 刃先 41 複合型刃物台 48 工具スピンドル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 刃物台(41)に工具スピンドル(48)を備え
   たＮＣ旋盤を用い、複合工具(2)を加工するための部分
   加工プログラムを準備し、加工しようとするワークの同
   時加工する複数箇所を指定して前記部分加工プログラム
   を内包する工具加工プログラムを作成すると共に、当該
   工具加工プログラムで加工される複合工具を使用した当
   該ワークのワーク加工プログラムを作成し、前記工具加
   工プログラムで前記ＮＣ旋盤を制御して複合工具の工具
   ボディ(21)を加工し、加工された工具ボディに刃先(22
   a,22b,22c,22d)を装着して旋盤の刃物台に装着し、当該
   旋盤を前記ワーク加工プログラムで制御してワークを加
   工することを特徴とする、複合ＮＣ旋盤のワーク加工方
   法。