特許ウォッチ

公開番号2024062792
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-10
出願番号2022170876
出願日2022-10-25
発明の名称不等径ワークの加工方法及び加工プログラム、合成Y軸付き加工装置
出願人株式会社アイシン,オークマ株式会社
代理人個人,個人
主分類B23B 1/00 20060101AFI20240501BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】両端部と中間部との外径が互いに異なる不等径ワークを、バックラッシュの影響なく旋削加工可能とする。
【解決手段】主軸と、Z軸方向へ移動可能な往復台と、Xs軸方向へ移動可能な横送り台と、Xs軸から所定角度傾斜するYs軸方向へ移動可能な刃物台と、NC装置と、を含み、NC装置により横送り台と刃物台とがXs軸方向及びYs軸方向へ同時に移動することで、刃物台が、Z軸及びXs軸と直交するY軸方向へ移動可能な合成Y軸付き旋盤を用い、刃物台に、Y軸・Z軸平面上で直線状に延びるインサート7aを有する工具7を装着し、ワークWを回転させながら、インサート7aを、ワークWの接線方向から傾斜した姿勢でZ軸及びY軸方向へ移動させると共に、Xs軸方向へ往復移動させてワークWの外周を旋削することで、ワークWを、両端部とその間の中央部21との外径が互いに異なる不等径ワーク20に加工する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ワークを把持してＺ軸方向を軸線として回転する主軸と、前記Ｚ軸方向へＺ軸送り機構を介して移動可能な第１の移動体と、前記第１の移動体上で前記Ｚ軸と直交するＸ軸方向へＸ軸送り機構を介して移動可能な第２の移動体と、前記第２の移動体上で前記Ｘ軸から所定角度傾斜するＹｓ軸方向へＹｓ軸送り機構を介して移動可能な第３の移動体と、前記主軸、前記Ｚ軸送り機構、前記Ｘ軸送り機構、前記Ｙｓ軸送り機構をそれぞれ制御する制御装置と、を含み、前記制御装置により前記第２の移動体と前記第３の移動体とが前記Ｘ軸方向及び前記Ｙｓ軸方向へ同時に移動することで、前記第３の移動体が、前記Ｚ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向へ移動可能な合成Ｙ軸付き加工装置を用い、
前記第３の移動体に、前記Ｙ軸・前記Ｚ軸平面上で直線状に延びる刃先を有する工具を装着し、
前記主軸に把持させた棒状のワークを回転させながら、前記刃先を、前記ワークの接線方向から傾斜した姿勢で前記Ｚ軸方向及び前記Ｙ軸方向へ移動させると共に、前記Ｘ軸方向へ往復移動させて前記ワークの外周を旋削することで、前記ワークを、両端部とその間の中間部との外径が互いに異なる不等径に加工することを特徴とする不等径ワークの加工方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記Ｘ軸方向の目標位置をＸｉ、前記Ｙ軸方向の目標位置をＹｉ、前記Ｙｓ軸の傾斜角度をθとして、前記Ｙ軸方向への移動が＋方向の場合は、Ｘｉ＜Ｙｉ／tanθの関係を満たし、前記Ｙ軸方向への移動が－方向の場合は、Ｘｉ＞Ｙｉ／tanθの関係を満たすように前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸の各目標位置をそれぞれ設定することを特徴とする請求項１に記載の不等径ワークの加工方法。
【請求項３】
ワークを把持してＺ軸方向を軸線として回転する主軸と、前記Ｚ軸方向へＺ軸送り機構を介して移動可能な第１の移動体と、前記第１の移動体上で前記Ｚ軸と直交するＸ軸方向へＸ軸送り機構を介して移動可能な第２の移動体と、前記第２の移動体上で前記Ｘ軸から所定角度傾斜するＹｓ軸方向へＹｓ軸送り機構を介して移動可能な第３の移動体と、前記主軸、前記Ｚ軸送り機構、前記Ｘ軸送り機構、前記Ｙｓ軸送り機構をそれぞれ制御する制御装置と、を含み、前記制御装置により前記第２の移動体と前記第３の移動体とが前記Ｘ軸方向及び前記Ｙｓ軸方向へ同時に移動することで、前記第３の移動体が、前記Ｚ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向へ移動可能な合成Ｙ軸付き加工装置の前記制御装置に、前記Ｙ軸・前記Ｚ軸平面上で直線状に延びる刃先を有する工具を前記第３の移動体に装着した状態で、請求項１又は２に記載の不等径ワークの加工方法を実行させるための加工プログラム。
【請求項４】
ワークを把持してＺ軸方向を軸線として回転する主軸と、前記Ｚ軸方向へＺ軸送り機構を介して移動可能な第１の移動体と、前記第１の移動体上で前記Ｚ軸と直交するＸ軸方向へＸ軸送り機構を介して移動可能な第２の移動体と、前記第２の移動体上で前記Ｘ軸から所定角度傾斜するＹｓ軸方向へＹｓ軸送り機構を介して移動可能な第３の移動体と、前記主軸、前記Ｚ軸送り機構、前記Ｘ軸送り機構、前記Ｙｓ軸送り機構をそれぞれ制御する制御装置と、を含み、前記制御装置により前記第２の移動体と前記第３の移動体とが前記Ｘ軸方向及び前記Ｙｓ軸方向へ同時に移動することで、前記第３の移動体が、前記Ｚ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向へ移動可能な合成Ｙ軸付き加工装置であって、
前記第３の移動体に、前記Ｙ軸・前記Ｚ軸平面上で直線状に延びる刃先を有する工具を装着した状態で、
前記制御装置は、前記主軸に把持させた棒状のワークを回転させながら、前記刃先を、前記ワークの接線方向から傾斜した姿勢で前記Ｚ軸方向及び前記Ｙ軸方向へ移動させると共に、前記Ｘ軸方向へ往復移動させて前記ワークの外周を旋削することで、前記ワークを、両端部とその間の中間部との外径が互いに異なる不等径に加工可能であることを特徴とする合成Ｙ軸付き加工装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、棒状のワークを、両端部と中間部とで外径が異なる不等径ワークに旋削加工するための加工方法及び加工プログラム、合成Ｙ軸付き加工装置に関する。
続きを表示（約 4,200 文字）【背景技術】
【０００２】
印刷ロールや給紙ロール、ローラコンベヤのローラといった棒状のワークが旋盤等の工作機械で旋削加工されている。このワークは、例えば特許文献１に開示されるように、主軸に保持させて回転させながら、旋削バイト等の工具を、ワークの径方向となるＸ軸方向に移動させて切り込み、そのまま工具をワークの軸線方向と平行なＺ軸方向に移動させることで旋削加工される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－６２７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ワークには、外径が軸方向全長に亘って等径とならず、図７（Ａ）に示すように、軸方向の両端部から中央へ向かうに従って連続的に小径となり、全長に亘ってＶ字状にくびれるテーパ状の不等径ワークＷ１や、図７（Ｂ）に示すように、全長に亘ってＵ字状にくびれる不等径ワークＷ２がある。
このような不等径ワークＷ１，Ｗ２を旋削加工する場合、旋盤のＮＣ装置は、工具の切刃３０を、点線矢印で示すように、Ｚ軸方向に移動させながらＸ軸送り機構によってワークの径方向内側となるＸ－方向へ数値Ｎだけ切り込ませた後、中央部で反転させて径方向外側となるＸ＋方向へ移動させることになる。すると、反転動作があるポイントでのＸ軸送り機構のバックラッシュにより、段差が発生したり、動作遅れによる形状不良が発生したりするおそれがあるため、バックラッシュを考慮して数値Ｎの補正を行う必要があった。これは、中央部がくびれずに両端部よりも径方向外側へ膨らむ不等径ワークの場合も同様である。
【０００５】
そこで、本開示は、両端部と中間部との外径が互いに異なる不等径ワークを、バックラッシュの影響なく旋削加工可能となる加工方法及び加工プログラム、合成Ｙ軸付き加工装置を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本開示の第１の構成は、不等径ワークの加工方法であって、
ワークを把持してＺ軸方向を軸線として回転する主軸と、前記Ｚ軸方向へＺ軸送り機構を介して移動可能な第１の移動体と、前記第１の移動体上で前記Ｚ軸と直交するＸ軸方向へＸ軸送り機構を介して移動可能な第２の移動体と、前記第２の移動体上で前記Ｘ軸から所定角度傾斜するＹｓ軸方向へＹｓ軸送り機構を介して移動可能な第３の移動体と、前記主軸、前記Ｚ軸送り機構、前記Ｘ軸送り機構、前記Ｙｓ軸送り機構をそれぞれ制御する制御装置と、を含み、前記制御装置により前記第２の移動体と前記第３の移動体とが前記Ｘ軸方向及び前記Ｙｓ軸方向へ同時に移動することで、前記第３の移動体が、前記Ｚ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向へ移動可能な合成Ｙ軸付き加工装置を用い、
前記第３の移動体に、前記Ｙ軸・前記Ｚ軸平面上で直線状に延びる刃先を有する工具を装着し、
前記主軸に把持させた棒状のワークを回転させながら、前記刃先を、前記ワークの接線方向から傾斜した姿勢で前記Ｚ軸方向及び前記Ｙ軸方向へ移動させると共に、前記Ｘ軸方向へ往復移動させて前記ワークの外周を旋削することで、前記ワークを、両端部とその間の中間部との外径が互いに異なる不等径に加工することを特徴とする。
本開示の第１の構成の別の態様は、上記構成において、前記Ｘ軸方向の目標位置をＸｉ、前記Ｙ軸方向の目標位置をＹｉ、前記Ｙｓ軸の傾斜角度をθとして、前記Ｙ軸方向への移動が＋方向の場合は、Ｘｉ＜Ｙｉ／tanθの関係を満たし、前記Ｙ軸方向への移動が－方向の場合は、Ｘｉ＞Ｙｉ／tanθの関係を満たすように前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸の各目標位置をそれぞれ設定することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第２の構成は、不等径ワークの加工プログラムであって、
ワークを把持してＺ軸方向を軸線として回転する主軸と、前記Ｚ軸方向へＺ軸送り機構を介して移動可能な第１の移動体と、前記第１の移動体上で前記Ｚ軸と直交するＸ軸方向へＸ軸送り機構を介して移動可能な第２の移動体と、前記第２の移動体上で前記Ｘ軸から所定角度傾斜するＹｓ軸方向へＹｓ軸送り機構を介して移動可能な第３の移動体と、前記主軸、前記Ｚ軸送り機構、前記Ｘ軸送り機構、前記Ｙｓ軸送り機構をそれぞれ制御する制御装置と、を含み、前記制御装置により前記第２の移動体と前記第３の移動体とが前記Ｘ軸方向及び前記Ｙｓ軸方向へ同時に移動することで、前記第３の移動体が、前記Ｚ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向へ移動可能な合成Ｙ軸付き加工装置の前記制御装置に、前記Ｙ軸・前記Ｚ軸平面上で直線状に延びる刃先を有する工具を前記第３の移動体に装着した状態で、第１の構成の何れかに記載の不等径ワークの加工方法を実行させることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第３の構成は、ワークを把持してＺ軸方向を軸線として回転する主軸と、前記Ｚ軸方向へＺ軸送り機構を介して移動可能な第１の移動体と、前記第１の移動体上で前記Ｚ軸と直交するＸ軸方向へＸ軸送り機構を介して移動可能な第２の移動体と、前記第２の移動体上で前記Ｘ軸から所定角度傾斜するＹｓ軸方向へＹｓ軸送り機構を介して移動可能な第３の移動体と、前記主軸、前記Ｚ軸送り機構、前記Ｘ軸送り機構、前記Ｙｓ軸送り機構をそれぞれ制御する制御装置と、を含み、前記制御装置により前記第２の移動体と前記第３の移動体とが前記Ｘ軸方向及び前記Ｙｓ軸方向へ同時に移動することで、前記第３の移動体が、前記Ｚ軸及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向へ移動可能な合成Ｙ軸付き加工装置であって、
前記第３の移動体に、前記Ｙ軸・前記Ｚ軸平面上で直線状に延びる刃先を有する工具を装着した状態で、
前記制御装置は、前記主軸に把持させた棒状のワークを回転させながら、前記刃先を、前記ワークの接線方向から傾斜した姿勢で前記Ｚ軸方向及び前記Ｙ軸方向へ移動させると共に、前記Ｘ軸方向へ往復移動させて前記ワークの外周を旋削することで、前記ワークを、両端部とその間の中間部との外径が互いに異なる不等径に加工可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、両端部と中間部との外径が互いに異なる不等径ワークを、バックラッシュの影響なく旋削加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
合成Ｙ軸付き旋盤の概略図である。
合成Ｙ軸の動作説明図である。
ワークの説明図で、（Ａ）はＸ軸方向から見た状態、（Ｂ）はＺ軸方向から見た状態をそれぞれ示す。
合成Ｙ軸によるインサートの移動を示す説明図である。
（Ａ）（Ｂ）は不等径ワークの他の例を示す説明図である。
プログラムにより指令する目標位置のＸｓ軸の反転の有無を示す説明図で、（Ａ）はＹ軸移動が＋方向の場合、（Ｂ）はＹ軸移動が－方向の場合をそれぞれ示す。
（Ａ）（Ｂ）は従来の不等径ワークの加工方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本開示の第３の構成に係る合成Ｙ軸付き加工装置の一例である合成Ｙ軸付き旋盤（以下単に「旋盤」という。）１の概略を示している。
旋盤１は、ベッド２上に、図示しないＺ軸送り機構によってＺ軸方向（紙面直交方向）に移動可能な往復台３を備えている。往復台３上には、図示しないＸ軸送り機構によってＸｓ軸方向に移動可能な横送り台４が設けられている（一般的にＸＺ２軸での旋削加工の場合は横送り台４はＸ軸方向に移動可能に設けられるが、横送り台４の送り指令は、Ｘ軸方向のプログラム指令による横送り台４への送り指令と、Ｙ軸方向のプログラム指令による横送り台４への送り指令との合算となっているため、Ｘ軸方向のプログラム指令と横送り台４への送り指令とを区別して説明する都合上、以下本形態では横送り台４の送り軸を「Ｘｓ軸」と表記する）。
横送り台４上には、図示しないＹｓ軸送り機構によって、Ｘｓ軸方向に対して所定角度（例えば３０°）で傾斜するＹｓ軸方向に移動可能な刃物台５が設けられている。刃物台５には、工具７が装着されるタレット６が設けられている。
ベッド２上に設けられた図示しない主軸台には、Ｚ軸方向を軸線として回転する主軸８が設けられている。主軸８の先端には、チャック９が設けられて、棒状の一例である円柱状のワークＷを同軸で把持可能となっている。
【００１０】
旋盤１に設けたＮＣ装置１０は、プログラム解釈部１１と動作指令部１２と記憶部１３とを備えている。プログラム解釈部１１は、図示しない入力手段から入力された加工プログラムを主軸回転指令、各軸の送り機構の動作指令に解釈する。動作指令部１２は、プログラム解釈部１１から送られた指令に基づいて主軸モータや各軸の送り機構のモータ等を制御する。記憶部１３は、加工プログラム及び、ワークの形状データ等の加工情報を記憶する。
ＮＣ装置１０により、往復台３のＺ軸方向への移動、横送り台４のＸｓ軸方向への移動、刃物台５のＹｓ軸方向への移動がそれぞれ制御されることで刃物台５（工具の刃先位置）の移動が制御される。このＸｓ軸及びＹｓ軸の直線２軸合成によって、刃物台５は、Ｙ軸方向へ移動可能となっている。
この２軸合成でのＸｓ軸方向の成分をＸｙとし、その移動量をＬＸｙとすると、図２に示すように、刃物台５を現在位置（Ｘ
Ｏ
、Ｙ
Ｏ
）から目標位置（Ｘｉ、Ｙｉ’）までＹ＋方向へΔＹｉだけ移動させる場合、横送り台４をＸｓ－方向へ移動量ＬＸｙで、刃物台５をＹｓ＋方向へ移動量ＬＹｓでそれぞれ移動させることになる。このときの実際のＸｓ軸の移動量ＬＸｓ＝ＬＸｙとなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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