专利名称：转塔车床用转塔的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转塔车床用转塔，详细地讲，涉及一种适于对装设有多个刃具的复合刀具进行安装的转塔车床用转塔(以下，简称转塔)。
作为缓和这种限制的装置，提出了在一个主体上配置多个刃具的复合刀具的方案。可是，因为在前述转塔上没有从上述复合刀具中选择所需要的刃具的分度功能，所以在转塔车床中，不能使用复合刀具。另外，在ATC车床等中，当刀具更换频率变高时换刀时间变多，工件的非切削时间变长，导致加工效率低下。
本发明可通过具有转塔主体，将能够装卸自如地安装复合刀具的刀具用主轴，以该刀具用主轴的轴心为中心可旋转地设置在该转塔主体上；并在前述转塔主体上设置能够使前述刀具用主轴分度旋转的分度机构；在前述转塔主体上设置在通过前述分度机构使前述刀具用主轴分度旋转后的分度位置将其夹紧的夹紧机构而构成。
由此，通过使转塔主体上具有安装复合刀具的刀具用主轴的分度旋转功能和该刀具用主轴的夹紧功能，使在转塔车床中的复合刀具的使用成为可能。另外，由于通过该分度功能进行的刃具更换(分度)，能够以比通过ATC进行的刀具更换时间短的时间来进行，所以能够使转塔车床的加工效率提高。
另外，本发明的前述分度机构，也可通过设置与前述分度位置相对应地形成于前述刀具用主轴的周围的多个接合部；以及能够与前述接合部接合并以规定的角度旋转驱动前述刀具用主轴的、可往复自由驱动地被设置的致动装置(actuator)而构成。
由此，因为能够通过致动装置的往复动作来进行复合刀具的分度旋转，所以，能够以简单的控制可靠地进行复合刀具的分度。
另外，本发明的前述夹紧机构，具有可与前述刀具用主轴的接合部自由接合地形成于前述致动装置上的夹紧面。
由此，因为可通过使致动装置的夹紧面触接在刀具用主轴的操作部上来进行复合刀具的夹紧，所以，能够将复合刀具可靠地夹紧在其分度位置，使夹具的刚性提高，并使基于复合刀具的加工精度提高。
另外，本发明，由在前述转塔主体上设置第1旋转驱动机构；并将支撑前述刀具用主轴的主轴壳体，以可通过前述第1旋转驱动机构，使其以与该刀具用主轴的轴心正交的轴心为中心自由旋转驱动的方式进行配置而构成。
由此，通过第1旋转驱动机构，能够将支撑该安装有复合刀具的刀具用主轴的主轴壳体绕B轴方向旋转驱动，能够扩大基于复合刀具的加工范围。
另外，本发明中，前述分度机构，也可通过具有被配置在前述主轴壳体上、且能够将前述刀具用主轴以该刀具用主轴的轴心为中心旋转驱动的第2旋转驱动机构而构成。
由此，因为是以被配置在支撑刀具用主轴的壳体上的第2旋转驱动机构来构成刀具用主轴的分度机构，所以能够使转塔主体的结构简洁化。
另外，本发明还可通过，使前述第2旋转驱动机构兼作通过使前述刀具用主轴分度旋转而进行该刀具用主轴的分度的分度机构，以及通过使前述刀具用主轴连续旋转而使基于复合刀具的铣削加工得以进行的铣削驱动机构而构成。
由此，第2旋转驱动机构，不仅可使刀具用主轴进行分度旋转，还可使其连续旋转，且不仅是车削加工，还可通过利用第2旋转驱动机构进行基于复合刀具的铣削加工，能够进一步扩大基于复合刀具的加工范围。
另外，本发明还可通过将前述主轴壳体以相对于前述转塔主体可自由装卸的方式进行设置来构成。
由此，因为能够将转塔和壳体作为分离体来制造，所以转塔和壳体的制造变得容易。
另外，本发明还可通过，在前述转塔主体上，将第3旋转驱动机构，以可通过该第3旋转驱动机构使前述刀具用主轴以该刀具用主轴的轴心为中心自由旋转的方式进行设置来构成。
由此，因为将第3旋转驱动机构配置在转塔主体上，所以能够实现主轴壳体部分的小型化，能够使转塔车床的操作性提高。
另外，本发明中，前述第3旋转驱动机构还可通过兼作前述分度机构、以及通过使前述刀具用主轴连续旋转而能够使基于复合刀具的铣削加工进行的铣削驱动机构而构成。
由此，因为通过第3旋转驱动机构不仅可使刀具用主轴进行分度旋转，且能够使其连续旋转，所以，不仅是车削加工，还能够进行基于复合刀具的铣削加工，能够进一步扩大基于复合刀具的加工范围。
图2是表示本发明转塔的复合刀具用的刀具安装位置的一例的平面剖面图。
图3表示图2中的复合刀具的分度旋转机构和其分度旋转过程，(a)～(c)是图2的I-I向剖面图，(d)～(f)是图2的II-II向剖面图。
图4是表示由支撑在本发明转塔上的复合刀具进行的工件的端面加工状态的一例的示意图。
图5是表示由支撑在本发明转塔上的复合刀具进行的内径加工状态的一例的示意图。
图6表示由支撑在本发明转塔上的复合刀具进行的外径加工状态的一例，(a)是表示外径槽加工状态的示意图，(b)是表示外径螺纹加工状态的示意图。
图7表示由支撑在本发明转塔上的复合刀具进行的内径加工状态的一例，(a)是表示内径槽加工状态的示意图，(b)是表示内径螺纹加工状态的示意图。
图8是表示转塔车床中的主轴箱与刀架的配置的一例的平面图。
图9是表示本发明转塔的复合刀具用的刀具安装位置中的B轴旋转机构的一例的平面图。
图10是表示本发明转塔的复合刀具用刀具安装部的一例的平面图。
图11是表示使用有本发明转塔的外径的车削加工状态的一例的示意图。
图12是表示使用有本发明转塔的外径端面的车削加工状态的一例的示意图。
图13是表示使用有本发明转塔的外径端面的铣削加工状态的一例示意图。
图14是表示使用有本发明转塔的外径的车削加工状态的一例的示意图。
图15是表示使用有本发明转塔的外径的优化加工状态的一例的示意图。
图16是表示本发明转塔的安装复合刀具的刀具安装位置的一例的平面图。
图17是表示在本发明转塔中的刀具安装部的一例的平面图。
图18是表示被内置在本发明转塔中的转接器的一例的平面剖面图。
图19是表示被内置在本发明转塔中的转接器的一例的平面剖面图。
在图1中，在转塔车床1的主轴箱2上，具有以轴心CT1为中心可自由旋转地被支撑的主轴3、以及固定在该主轴3的一端(图1中的右侧)上的卡盘5，在该卡盘5上装拆自由地保持工件6。另外，刀架7具有，可沿着相对于前述主轴箱2相互垂直的箭头X、Z方向移动地被配置、且能够以与该等X、Z方向垂直、被设定在纸面的前后方向(Y方向)上的B轴为轴心CT2、沿箭头A、B的方向自由摆动的转塔基座8，和以与前述B轴的轴心CT2垂直的轴心CT3为中心可在垂直面内分度旋转地被支撑在该转塔基座8上的转塔10。并且，该转塔10具有形成有多个刀具安装位置的转塔主体10a，在该多个刀具安装位置之中的一个刀具安装位置上，配置可以轴心CT4为中心旋转的刀具用主轴(图未示)，构成复合刀具用的刀具安装位置。并且，在常用的刀具安装位置上，以及在前述复合刀具用的安装位置上，分别装卸自如地安装常用的车削刀具11及复合刀具12。
另外，在前述刀架7上，在前述转塔10内具备驱动机构(图未示)和由该驱动机构驱动旋转的铣削主轴(图未示)，并具备安装如同钻头或立铣刀那样的旋转刀具、以使钻加工、铣加工等的铣削加工得以进行的旋转刀具用的刀具安装位置的情况也有。
在本发明中所使用的复合刀具12，如图2所示，具有用于安装在后述的刀具用主轴上的法兰部13、以及比该法兰部13小直径地形成的、自该法兰部13突出的圆柱状主体15，该主体15的前端部15a(图2的左侧端部)上，以规定的间隔装卸自如地固定有多个刃具16(16a、16b、...)。可在本发明中使用的复合刀具，并不限于所例示的复合刀具12，只要是能够安装到后述的刀具用主轴上的形状，就可以形成为适于加工目的的形状。此外，因为除了本实施方案以外，即使在其他的实施方案中，也是利用与前述复合刀具12同样的复合刀具来进行说明，所以在其他的实施方案中，省略复合刀具的说明。
如图2所示，在前述转塔主体10a上，与前述转塔主体10a一体地形成有刀具安装部20(此外，该刀具安装部20，为了方便说明，与前述转塔10作为分离体来表示)。前述刀具安装部20，具有借助轴承22、22、以轴心CT4为中心可自由旋转地被支撑在作为基座部的壳体21上的刀具用主轴23，在该刀具用主轴23的一端(图的左侧)，以使该刀具用主轴23的轴心CT4与该复合刀具12的轴心CT5相一致的方式可自由装卸地安装前述复合刀具12。
在该刀具用主轴23的中央部，形成有在使该刀具用主轴23分度旋转的同时、以使构成用于将该刀具用主轴23夹紧在其分度旋转位置的接合部的多个平面25(25a～25d)呈大致矩形的方式形成的操作部26，以及以使构成用于使该刀具用主轴23分度旋转的接合部的多个平面27(27a～27d)呈大致矩形的方式形成的操作部28。此外，形成该操作部26、28的各平面25a～25d、27a～27b的个数，与形成于前述复合刀具12上的刃具安装位置的个数相同，且环绕其轴心CT4、CT5的相位，也与在复合刀具12上所形成的刃具安装位置相对应。通过这样的结构，前述操作部26、28，分别形成大致正多边形(在本实施方案中，复合刀具12的刃具安装位置的个数为4个，大致正方形地形成操作部26、28)。
在前述壳体21的与前述刀具用主轴23的操作部26相对应的位置，形成流体压力缸30(以下，简称缸体30)，如图3(a)所示，在其两端部，形成有用于流体的供给、排出的孔31(31a、31b)。在前述缸体30内，可自由滑动地装设活塞32。该活塞32上，形成有与形成于前述刀具用主轴23的矩形操作部26上的平面25a～25d之中的一个面接触、从而限制前述刀具用主轴23的转动的作为夹紧部的夹紧面32a，以及触接前述平面25a～25d而使前述刀具用主轴23仅以所需的分度旋转角度的约一半的角度进行分度旋转的驱动部32b。并且，由前述缸体30和活塞32构成致动装置33。
在前述壳体21的与前述刀具用主轴23的操作部28相对应的位置，形成流体压力缸35(以下，简称缸体35)，如图3(d)所示，在其两端部，形成有用于进行流体的供给、排出的孔36(36a、36b)。该缸体35中可自由滑动地装设活塞37。在该活塞37上，形成有与形成于前述刀具用主轴23的操作部28上的平面27a～27d的一个面相触接、从而使前述刀具用主轴23仅以所需分度旋转角度的约一半的角度进行分度旋转的驱动部37a。并且，由前述缸体35和活塞37构成致动装置38。
即，在本实施方案中，在前述活塞32构成前述刀具用主轴23的夹紧机构的同时，由前述活塞32和活塞37，构成前述刀具用主轴23的分度旋转机构。
图3(a)表示使前述活塞32的夹紧面32a触接在前述刀具用主轴23的平面25d上，将前述刀具用主轴23在分度旋转位置夹紧的状态。此时，如图3(d)所示，前述活塞37的驱动部37a不与前述刀具用主轴23的平面27a～27d接触。
在从这种状态使前述刀具用主轴23分度旋转的情况下，首先，如图3(b)所示，从前述孔31b向前述缸体30内提供流体压力使前述活塞32向箭头C方向移动。于是，前述活塞32的夹紧面32a离开前述刀具用主轴23的平面25d，解除对前述刀具用主轴23的夹紧，使该刀具用主轴23能够转动。
接着，如图3(e)所示，自前述孔36a向前述缸体35内提供流体压力，使前述活塞37向箭头D方向移动。于是，前述活塞37的驱动部37a触接前述刀具用主轴23的平面27a，并将该平面27a朝箭头D方向推压。这时，因为前述操作部28的平面27a与活塞37的驱动部37a的接触位置，处于自前述刀具用主轴23的轴心CT4向活塞37侧偏心的位置，所以前述推压力在前述刀具用主轴23上形成转动力作用，使前述刀具用主轴23沿箭头E方向转动大致45度。
接着，如图3(f)所示，从前述孔36b向前述缸体35内供给流体压力，使前述活塞37向箭头C方向移动。于是，前述活塞37的驱动部37a自前述刀具用主轴23的平面27a离开，前述刀具用主轴23成为与前述活塞32、37的任何一个都不接触的自由状态。
接着，如图3(c)所示，自前述孔31a向前述缸体30内供给流体压力，使前述活塞32向箭头D方向移动。于是，前述活塞32的驱动部32b触接在前述刀具用主轴23的平面25a上，并向箭头D方向推压该平面25a。这时，由于前述平面25a与活塞32的驱动部32b的接触位置，位于自前述刀具用主轴23的轴心CT4向活塞32侧偏心的位置，所以前述推压力在前述刀具用主轴23上形成转动力作用，使前述刀具用主轴23沿箭头E方向转动大致45度。
然后，如图3(a)所示，当前述活塞32向箭头D方向移动时，前述活塞32的夹紧面32a与前述刀具用主轴23的平面(25a)触接。在该状态下，前述刀具用主轴23(即，装设在刀具用主轴23上的前述复合刀具12)，实现了90度分度旋转。即，如图3(a)中括号内标号所示，各平面25a～25d分别旋转移动90度。同时，前述刀具用主轴23(即，装设在前述刀具用主轴23上的前述复合刀具12)，被前述活塞32的夹紧面32a夹紧。这时，在缸体35侧也同样，因为刀具用主轴23转动，如从图3(f)所示的状态到图3(d)中括号内标号所示的状态那样，各平面27a～27d分别旋转移动90度。
这样，通过使装设在前述刀具用主轴23上的复合刀具12分度旋转，可将在加工中所要用的刃具16(16a、16b、...)定位至加工位置来进行使用。即，在形成有这种复合刀具用的刀具安装位置的转塔10的、位于复合刀具用的刀具安装位置上的刀具用主轴23上，固定复合刀具12，使该复合刀具12随着如前述图3所示的步骤进行分度旋转，在从被配置于前述复合刀具12的刃具16(16a、16b、...)中选择了用于加工的刃具16(在图2中为刃具16a)之后，将前述刀具用主轴23夹紧并固定在壳体21上。如此，能够从前述复合刀具12的多个刃具16(16a、16b、...)中选择加工所必需的刃具16a。
如图2所示，通过从前述复合刀具12中选择加工所必需的刃具16a并将前述刀具用主轴23夹紧，且使前述主轴3(参照图1)旋转，以其轴心CT1为中心，在使前述工件6以规定的旋转速度沿着箭头F方向旋转的状态下，使前述转塔10沿箭头X、Z方向适当移动，并使前述刃具16a切入前述工件6的外周面，可对该工件6的外周面进行车削加工(外径加工)。
如图4所示，通过选择前述复合刀具12的刃具16a，相对于以前述主轴3(参照图1)的轴心CT1为中心沿箭头F方向以规定的转数旋转的前述工件6，使转塔10沿箭头X、Z方向适当移动，并使前述复合刀具12的刃具16a切入工件6的端面，可对前述工件6的端面进行车削加工。
如图5所示，在进行由车削加工对工件6的孔扩径的内径加工的情况下，随着加工程序的进行，使刀架7(参照图1)以B轴的轴心CT2为中心沿箭头A方向(参照图1)转动，将主轴3(参照图1)(即工件6)的轴心CT1与复合刀具12的轴心CT5的B轴向角度α定位在例如10度。另一方面，使刀具用主轴23分度旋转，从安装在复合刀具12上的多个刃具16中选择加工所必需的刃具16a，将该刀具用主轴23(即，复合刀具12)夹紧。在该状态下，通过使工件6以轴心CT1为中心沿箭头F方向旋转，使前述转塔10相对于该工件6沿箭头X、Z方向适当移动，并使前述复合刀具12的刃具16a切入前述工件6的内周面，可对工件6的孔的内周面进行车削，进行内径加工。
如图6(a)所示，在工件6的外径上加工槽6a的情况下，或如图6(b)所示，在工件6的外径上加工螺纹6c的情况下，随着加工程序的进行，使前述刀架7(参照图1)以B轴的轴心CT2为中心向箭头A方向转动，将前述主轴3(即，工件6)的轴心CT1与前述复合刀具12的轴心CT5的B轴向角度α定位在例如20度。另一方面，使前述刀具用主轴23(参照图2)分度旋转，从安装在前述复合刀具12上的多个刃具16(16a、16b、...)之中选择加工所必需的刃具16b，并将该刀具用主轴23(即，复合刀具12)夹紧。在该状态下，通过使工件6沿箭头F方向旋转，使前述转塔10相对于该工件6沿箭头X、Z方向(参照图1)适当移动，并使前述复合刀具12的刃具16b切入前述工件6的外周面，可对工件6的外周面进行车削，进行槽6a或螺纹6c的加工。此外，在工件6的外径上加工槽6a的情况下，由于刃具16b的形状，能够在进行槽6a的车削的同时对两端部6b、6b进行倒角。
如图7(a)所示，在工件6的内径上加工槽6a的情况下，或如图7(b)所示，在工件6的内径上加工螺纹6c的情况下，随着加工程序的进行，使前述刀架7(参照图1)以B轴的轴心CT2为中心沿箭头A方向转动，将前述主轴3(即，工件6)的轴心CT1与前述复合刀具12的轴心CT5的B轴向角度α定位在例如20度。另一方面，使前述刀具用主轴23分度旋转，从安装在复合刀具12上多个刃具16(16a、16b、...)之中选择加工所必需的刃具16b，并将前述刀具用主轴23(即，复合刀具12)夹紧。在该状态下，通过使前述工件6沿箭头F方向旋转，使前述转塔10相对于该工件6沿箭头X、Z方向(参照图1)适当移动，并使前述复合刀具12的刃具16b切入前述工件6的内周面，从而可对工件6的内周面进行车削，进行槽6a或螺纹6c的加工。此外，在工件6的内径上加工槽6a的情况下，由于刃具16b的形状，能够在进行槽6a的车削的同时进行两端部6b、6b的倒角。
图8至图13表示的是本发明的转塔的第2实施方案，图8是表示转塔车床中的主轴箱与刀架的配置的平面图，图9是表示本发明转塔的复合刀具用的刀具安装位置中的B轴旋转机构的平面图，图10是表示本发明转塔的复合刀具用的刀具安装部的结构的平面图，图11是表示使用有本发明转塔的外径的车削加工状态的示意图，图12是表示使用有本发明转塔的外径端面的车削加工状态的示意图，图13是表示使用有本发明转塔的外径端面的铣削加工状态的示意图。
在图8中，在转塔车床1的主轴箱2上，具有以轴心CT1为中心可自由旋转地被支撑的主轴3、以及被固定在该主轴3的一端(图1的右侧)的卡盘5，在该卡盘5上可自由装卸地保持有工件6。另外，刀架7具有，可沿着相对于前述主轴箱2相互垂直的箭头X、Z方向移动地被配置的转塔基座8a，以及以轴心CT2为中心可在垂直面内分度旋转地被支撑在该转塔基座8a上的转塔10。并且在该转塔10上，形成有多个刀具安装位置，在该多个刀具安装位置之中的一个刀具安装位置上，配置可以轴心CT4为中心旋转的刀具用主轴(图未示)，构成复合刀具用的刀具安装位置。
前述复合刀具用的刀具安装位置，以在复合刀具12位于加工位置时，可使前述复合刀具12以被设定在与前述箭头X、Z垂直的、纸面的前后方向(Y方向)上的B轴的轴心CT3为中心旋转的方式来配设前述刀具用主轴(图未示)。并且，在通常的刀具安装位置上，装卸自如地安装通常的车削用的刀具11，在前述复合刀具用的刀具安装位置上，以使用于安装复合刀具12的刀具用主轴的轴心CT4与复合刀具12的轴心CT5相一致的方式装卸自如地安装复合刀具12。
如图9所示，在前述转塔10的转塔主体10a的复合刀具用的刀具安装位置40上，设置有B轴分度马达41，以及被配置在与前述转塔10的轴心CT2(参照图8)相对的放射方向上、以轴心CT6为中心可旋转地被支撑、且连接在该B轴分度马达41上的传动轴42。在该传动轴42的一端(纸面的下侧)，固定有伞齿轮43。另外，在前述转塔10上，在前述刀具用主轴(图未示)的轴心CT4与前述传动轴42的轴心CT6的交点处，以与各轴心CT4、CT6垂直的B轴的轴心CT3为中心可旋转地支撑有旋转轴45，在该旋转轴45的一端，固定有与前述伞齿轮43相啮合的伞齿轮46。并且，前述旋转轴45被固定在复合刀具用的刀具安装部47上。
从而，若驱动前述B轴分度马达41，则能够使前述伞齿轮43沿箭头A、B方向转动，使前述刀具安装部47以B轴的轴心CT3为中心沿箭头A、B方向摆动。
如图10所示，前述刀具安装部47，具有作为基座部的壳体48，该壳体48的前后方向(后述的刀具用主轴的轴心CT4方向)的两端，固定有头架49与尾架50。在前述尾架50上，固定有马达51，在其旋转轴上，固定有借助轴承52可自由旋转及滑动地被支撑在前述尾架50上的接头53。另外，在前述尾架50上，固定有在端面上以规定的间隔呈放射状地形成有多个齿的环状的固定用联结器55。
在前述的头架49上，借助轴承57可自由旋转及滑动地支撑有用于安装前述复合刀具12的刀具用主轴56。用于将前述刀具用主轴56夹紧在其分度旋转位置上的夹紧机构58，由前述固定用联结器55和主轴联结器56a以及后述的驱动机构61构成。前述主轴联结器56a，由在前述刀具用主轴56的后端(纸面右侧)上，以可与前述固定用联结器55相啮合的方式以规定的间隔呈放射状地形成的多个齿构成。另外，前述刀具用主轴56，借助在其与前述接头53之间的多个碟形弹簧60，被可相对于该接头53自由滑动地结合，并总是被向前端(纸面的左侧)方向加载。
前述马达51，例如，由内置旋转编码器的马达构成。并且，前述马达51兼具连接前述刀具用主轴56并使其旋转的铣削功能，及通过旋转编码器检测旋转角度、进行前述刀具用主轴56的分度旋转的多点定位功能。从而，前述马达51，在解除了前述主轴联结器56a与固定用联结器55的啮合后的状态下，能够进行使前述刀具用主轴56连续旋转或分度旋转等所需要的旋转驱动。即，前述马达51的多点定位功能，构成前述刀具用主轴56的分度机构。
前述驱动机构61，由在被前述壳体48、头架49、刀具用主轴56及轴承57所包围的环状的空间中所形成的流体压力缸62(以下，简称缸体62)，以及可自由滑动地配置在该缸体62上的环状的活塞65构成。此外，前述壳体48上，形成有对前述缸体62进行流体的供给、排出的孔63。并且，通过前述碟形弹簧60的弹性力和供给给前述活塞65的流体压力，可使前述刀具用主轴56沿箭头P、Q方向移动。
在不向前述缸体62内供给流体的情况下，前述刀具用主轴56被前述碟形弹簧60的弹性力向箭头P方向推压，使前述主轴联结器56a和前述固定用联结器55的啮合分离，前述刀具用主轴56的旋转成为可能。从而，在不向前述缸体62中供给流体的状态下，前述刀具用主轴56能够通过前述马达51的多点定位功能进行的分度旋转或通常的连续旋转。并且，通过使前述刀具用主轴56连续旋转，能够进行钻加工、铣加工等铣削加工。
另外，当向前述缸体62中供给流体压力、借助前述活塞65使前述刀具用主轴56向箭头Q方向移动时，前述主轴联结器56a与前述固定用联结器55相啮合，形成夹紧状态而限制前述刀具用主轴56的转动。从而，通过在使前述刀具用主轴56分度旋转后，向前述缸体62中供给流体压力，夹紧该刀具用主轴56，能够进行车削加工。
此外，在夹紧前述刀具用主轴56的状态下，当停止对前述缸体62供给流体压力时，前述刀具用主轴56，由前述碟形弹簧60的弹性力而向箭头P方向移动，前述主轴联结器56a与固定用联结器55的啮合被分离，前述刀具用主轴56的夹紧被解除。
此外，前述马达51，例如，也可以以借助马氏间歇机构那样的间歇旋转机构驱动前述刀具用主轴56的方式构成，仅进行该刀具用主轴56的分度旋转。
通过使用前述第2实施方案中所示的转塔10，除了能够与前述第1实施方案中所示的转塔10(参照图2)同样地进行前述图2、图4至图7中所示的各种加工以外，例如，还能够进行图11至图13所示的加工。
如图11所示，在进行前述工件6的外径的车削的情况下，随着加工程序的进行，选择前述复合刀具12的刃具16a，使复合刀具12的轴心CT5相对于前述工件6的轴心CT1的B轴向角度α定位在例如92度。在固定前述复合刀具12的同时，使前述工件6以规定的转速沿箭头F方向旋转。然后，通过使前述转塔10相对于前述工件6沿箭头X、Z方向适当移动，使前述复合刀具12的刃具16a切入前述工件6的外周面，可对前述工件6的外径进行车削。
如图12所示，在进行前述工件6的外径端面的车削的情况下，随着加工程序的进行，选择前述复合刀具12的刃具16a，使复合刀具12的轴心CT5相对于前述工件6的轴心CT1的B轴向角度α定位在例如91度。在固定前述复合刀具12的同时，使前述工件6以规定的转速沿箭头F方向旋转。然后，通过使前述转塔10相对于前述工件6沿箭头X、Z方向适当移动，使前述复合刀具12的刃具16a切入前述工件6的端面，可对前述工件6的外径端面进行车削。
如图13所示，在工件6的端面上进行形成阶梯、槽等的铣削加工的情况下，随着加工程序的进行，使主轴3(即工件6)的轴心CT1与复合刀具12的轴心CT5的B轴向角度α定位在例如0度。另外，在将主轴3(参照图8)固定并将用卡盘5保持的工件6固定的同时，解除前述刀具用主轴56的夹紧，形成可旋转的状态。然后，使前述刀具用主轴56连续旋转，使前述复合刀具12以规定的转速沿箭头I方向连续旋转。在该状态下，通过一边使转塔10沿箭头X、Z方向适当移动，一边使复合刀具12的刃具16a切入工件6的端面，可进行铣削加工。
此外，在前述图11、图12所示的加工示例中，是对转塔车床1的刀架7的转塔基座8a上不具备B轴功能的情况(参照图8)进行了说明，但在转塔车床1的转塔基座8上也具有B轴功能的情况下(参照图1)，或者，在复合刀具用的刀具安装位置中的箭头A、B方向(参照图9)能够取得充分的B轴旋转角度的情况下，除了能够进行前述图2、图4至图7、图11至图13中所示的各种加工以外，例如，还能够进行如图14、图15所示的加工。
如图14所示，在通过前述工件6的外径车削进行切槽加工的情况下，随着加工程序的进行，选择刃具16c，通过前述转塔基座8a的B轴功能或前述刀具安装位置的B轴功能，使复合刀具12的轴心CT5相对于前述工件6的轴心CT1的B轴向角度α定位在例如110度。在固定前述复合刀具12的同时，使前述工件6以规定的转速沿箭头F方向旋转。然后，通过使前述转塔10目对于前述工件6沿箭头X、Z方向适当移动，使前述复合刀具12的刃具16c切入前述工件6的外周面，可在前述工件6的外径上进行切槽。
如图15所示，在通过前述工件6的外径车削进行优化加工的情况下，随着加工程序的进行，选择刃具16c，通过前述转塔基座8a的B轴功能或前述刀具安装位置的B轴功能，使复合刀具12的轴心CT5相对于前述工件6的轴心CT1的B轴向角度α定位在例如105度。在固定前述复合刀具12的同时，使前述工件6以规定的转速沿箭头F方向旋转。然后，通过使前述转塔10相对于前述工件6沿箭头X、Z方向适当移动，使前述复合刀具12的刃具16c切入前述工件6的外周面，可在前述工件6的外径上进行优化加工。
图16表示的是转塔的第3实施方案，是表示本发明转塔的安装复合刀具的刀具安装位置的平面图。
在该图中，与前述图8至图10相同的地方用同一标号表示，省略说明。在被结合到B轴分度马达41上的传动轴42的一端上形成联轴器42a。转接器67，具有可装卸地固定在转塔10的转塔主体10a的复合刀具用的刀具安装位置40上的基座部68，在该基座部68上可旋转地支撑传动轴70。在该传动轴70的一端，形成有与前述联轴器42a相啮合的联轴器70a，在另一端，固定有与伞齿轮46相啮合的伞齿轮43。并且，在被结合到该伞齿轮46上的旋转轴45上固定有刀具安装部47。因为其他的结构是与图10中所示的相同的结构，转塔10的功能也与前述第2实施方案相同，故省略其说明。
通过形成这样的结构，在前述转塔10上，仅配置构成B轴旋转的驱动源的B轴分度马达41(也可为兼用既有的铣削轴驱动用马达的形式)，和传动轴42即可，转塔10的制造变得容易。另外，因为转接器67也可以与转塔10作为分离体来制造，所以其制造也变得容易。
此外，也可以将在前述第1实施方案中的刀具安装部20(参照图2)，与本实施方案中的刀具安装部47及转接器67同样地作为与转塔10分离的个体来形成，然后再一体固定于转塔10上。
图17表示的是转塔的第4实施方案，是表示本发明转塔中的刀具安装部的平面图。
在该图中，刀具安装部71，以在壳体72内可旋转地支撑刀具用主轴(图未示)，并由压气发动机73来旋转驱动该刀具用主轴的方式构成，且在前述刀具用主轴上安装钻头75等旋转刀具。
并且，将前述刀具安装部71形成为，例如相对于前述第2、第3实施方案(参照图9、图16)中的转塔10或转接器67可自由装卸的状态，同时，前述各实施方案中的刀具安装部47也形成为相对于转塔10或转接器67可自由装卸的状态，通过在必要时与刀具安装部71交换，由此能够进行基于钻头75或铣刀(图未示)的铣削加工。
图18表示的是转塔的第5实施方案，是内置于转塔中的转接器的平面剖面图。
在该图中，在形成于转塔车床1(参照图1、图8)的转塔10的转塔主体10a上的多个刀具安装位置之中的一个刀具安装位置76上配置铣削主轴77和联轴器78(例如，油压联轴器、电动联轴器等)。另外，在该刀具安装位置76上配置作为刀具安装部的转接器80，并构成前述转塔10的一部分。
前述转接器80，具有构成前述转塔10的一部分的壳体81，在该壳体81上，具有借助轴承82、82以轴心CT4为中心可自由旋转地被支撑的刀具用主轴83。在前述刀具用主轴83的一端(图的左侧)，以使该刀具用主轴83的轴心CT4与该复合刀具12的轴心CT5相一致的方式可自由装卸地固定前述复合刀具12(或者图未示的铣削刀具，下同)。在前述刀具用主轴83的一端部(图的左侧)，形成有用于在使该刀具用主轴83分度旋转时，在其分度位置将该刀具用主轴83固定的多个(与前述复合刀具12的刃具安装位置的个数相同)孔85(85a、85b、...)。另外，在前述刀具用主轴83的另一端部(图的右侧)，固定有伞齿轮86。
在被固定于前述壳体81上的传动轴箱87上，借助轴承88、88，以轴心CT6为中心可自由旋转地支撑有传动轴90。并且，前述传动轴90的一端经由前述联轴器78连接在配置于前述转塔10内的前述铣削主轴77上。在前述传动轴90的另一端(图的下侧)，固定有与前述伞齿轮86相啮含的伞齿轮91。从而，当通过前述铣削主轴77的作动沿箭头I-J方向旋转驱动前述传动轴90时，前述刀具用主轴83(即，复合刀具12)，被沿箭头I-J方向旋转驱动。
前述铣削主轴77，例如，由内置有旋转编码器的马达(图未示)来旋转驱动。并且，该马达兼具连接前述刀具用主轴83并使其旋转的铣削功能，及通过旋转编码器检测旋转角度、进行前述刀具用主轴的分度旋转的多点定位功能。即，前述马达的多点定位功能，构成前述刀具用主轴83的分度机构。此外，在前述第4实施方案中，也可以在不使用转塔10中的B轴功能的情况下，将图16中所示的B轴分度马达41作为铣削主轴驱动马达，将传动轴42作为铣削主轴，在前述转接器67的安装位置上安装前述转接器80。
用于夹紧前述刀具用主轴83的夹紧机构92，由形成于前述刀具用主轴83上的孔85(85a、85b、...)及配置在前述壳体81的侧面(图的左侧)的夹紧单元93构成，该夹紧单元93，与前述孔85相对应地被固定在前述壳体81上。前述夹紧单元93，形成有流体压力缸95(以下简称缸体95)，其两端部上，形成有用于进行流体的供给、排出的孔96(96a、96b)。前述缸体95内，可自由滑动地装设有活塞97，该活塞97的一端(图的下侧)上形成有可自由卡脱地嵌合至形成于前述刀具用主轴83上的孔85(85a、85b、...)中的锥体状的夹紧部97a。
在前述壳体81的与前述夹紧单元93邻接的位置上，形成有各自独立的流体压力缸98a(98b)(在图中，仅有流体压力缸98a的图示，以下，简称为缸体98a(98b))。前述缸体98a(98b)，分别经由流体通路100a、100b与形成于前述夹紧单元93的缸体95上的前述孔96a、96b连接。在前述缸体98a(98b)上分别可自由滑动地装设有活塞101a(101b)(在图中，仅有活塞101a的图示)。
并且，在前述缸体95的活塞97的上部空间与前述流体通路100a及前述缸体98a的活塞101a的下部空间、前述缸体95的活塞97的下部空间(刀具用主轴83侧)与前述流体通路100b及前述缸体98b的活塞101b的下部空间，分别密封入流体。操作杆102a(102b)(在图中仅有操作杆102a的图示)，在将前述转接器80固定到前述转塔10(参照图1)上时，以微小的间隔，与前述活塞101a(101b)对向地被配置在前述转塔10上，由图未示的驱动源沿箭头K-L方向驱动。
并且，当使前述操作杆102a向箭头K方向移动，向箭头K方向推压前述活塞101a时，被密封在前述缸体98内的流体，通过流体通路100a被供给至前述缸体95的活塞97的上部空间中。于是，通过该流体压力使前述活塞97朝着前述刀具用主轴83侧沿箭头K方向移动，其前端的夹紧部97a嵌合到前述刀具用主轴83的孔85(85a、85b、...)中，将前述刀具用主轴83夹紧并限制其转动。这时，前述活塞101b，通过被前述缸体95的活塞97推压、从前述流体通路100b流入到前述缸体98b中的流体，向箭头L方向移动。
如前述，在前述活塞97的夹紧部97a嵌合到前述刀具用主轴83的孔85(85a、85b...)中，限制该刀具用主轴83的转动的夹紧状态下，可以进行使用有前述复合刀具12的刃具16a(16b、...)的车削加工。
另外，当使前述操作杆102b向箭头K方向移动，向箭头K方向推压前述活塞101b时，被密封在前述缸体98b内的流体通过流体通路100b被供给到前述缸体95的活塞97的下部空间中。于是，通过该流体压力，前述活塞97向离开前述刀具用主轴83的箭头L方向移动，其前端的夹紧部97a从前述刀具用主轴83的孔85(85a、85b、...)中脱离，解除对前述刀具用主轴83的夹紧。这时，前述活塞101a，通过被前述缸体95的活塞97推压、从流体通路100a流入到前述缸体98a的流体，向箭头L方向移动。
如前所述，在解除前述刀具用主轴83的夹紧、使该刀具用主轴83的旋转成为可能的状态下，通过使前述铣削主轴77间歇旋转，借助前述传动轴90，使前述刀具用主轴83分度转动，能够进行对配设在前述复合刀具12上的刃具16a、16b、...的选择。另外，因为通过使前述铣削主轴77连续旋转，能够借助前述传动轴90使前述刀具用主轴83连续旋转，所以能够进行通过使前述复合刀具12连续旋转而进行的钻加工、铣加工等铣削加工。即，即使将前述转接器80与转塔一体地构成，也能够与前述各实施方案同样地，利用复合刀具12进行如前述图2、图4至图7、图11至图15中所示的车削加工或铣削加工。
另外，如本实施方案，通过将使刀具用主轴83分度旋转或连续旋转的铣削主轴77设置在转塔主体10a侧，能够实现转接器80方面的小型化，减少与工件6干涉等的担心，使转塔车床的操作性提高。
图19表示的是转塔的第6实施方案，是内置于转塔的转接器的平面剖面图。
在该图中，在形成于转塔车床1(参照图1、图8)的转塔10的转塔主体10a上的多个刀具安装位置之中的一个刀具安装位置76上，配置有铣削主轴77和联轴器78(例如油压联轴器、电动联轴器等)。另外，在该刀具安装位置76上，配置作为刀具安装部的转接器110，构成转塔10的一部分。
前述转接器110，具有构成前述转塔10的一部分的壳体111，在该壳体111上，具有借助轴承113、113，以轴心CT4为中心可自由旋转地被支撑在该壳体111和固定于该壳体111上的轴承箱112上的刀具用主轴115。在该刀具用主轴115的一端(图的左侧端)，以使该刀具用主轴115的轴心CT4与复合刀具12的轴心CT5相一致的方式可自由装卸地固定前述复合刀具12(或者，图未示的铣削刀具，下同)。在前述刀具用主轴115的中央部，固定有伞齿轮116。
在固定于前述壳体111上的传动轴箱117上，借助轴承118、118以轴心CT6为中心可自由旋转地支撑有传动轴120。并且，前述传动轴120的一端，经由前述联轴器78连接在配置于前述转塔10内的铣削主轴77上。在前述传动轴120的另一端(图中下侧)，固定有与前述伞齿轮116相啮合的伞齿轮121。并且，若通过前述铣削主轴77的作动沿箭头I-J方向旋转驱动前述传动轴120，则可沿箭头I-J方向旋转驱动前述刀具用主轴115(即，复合刀具12)。
前述铣削主轴77，例如，由内置旋转编码器的马达(图中未示)旋转驱动。并且，该马达兼具连接前述刀具用主轴115并使其旋转的铣削功能，及通过旋转编码器检测旋转角度、进行前述刀具用主轴115的分度旋转的多点定位功能。即，前述马达的多点定位功能，构成前述刀具用主轴115的分度机构。
将前述刀具用主轴115在其分度旋转位置固定的夹紧机构122，由3个联结器123及其驱动单元131构成。此外，在图19中，为了表示前述3个联结器123的作动状态，在前述刀具用主轴115的上侧表示松开状态，在该刀具用主轴115的下侧表示夹紧状态。
前述3个联结器123，由在端面上以规定的间隔呈放射状形成有多个齿、且被固定在前述刀具用主轴115上的环状的主轴联结器125，在端面上以规定的间隔呈放射状形成有多个齿、并以位于前述主轴联结器125的外周的方式被固定在前述轴承箱112上的环状的固定用联结器126，以及，在与该等主轴联结器125及固定用联结器126相对向的端面上、以规定的间隔呈放射状形成有多个与前述主轴联结器125及固定用联结器126的齿相啮合的齿的环状的夹紧联结器127构成。该夹紧联结器127，可在与前述刀具用主轴115的轴心CT4平行的方向自由滑动地被支撑在由固定于前述轴承箱112上的头架128和密封圈130所形成的环状的空间内。
前述驱动单元131，由各自独立地形成于前述壳体111上的一对流体压力缸132a(132b)(在图中，仅有流体压力缸132a的图示，以下，简称缸体132a(132b))，及可自由滑动地装设在该缸体132a(132b)内的活塞133a(133b)(在图中，仅有活塞133a的图示)构成。前述缸体132a通过流体通路135a连接在装设有前述夹紧联结器127的前述空间的一端(图的左侧)，前述缸体132b，通过流体通路135b连接在装设有前述夹紧联结器127的前述空间的另一端(图的右侧)。
并且，在由前述缸体132a与活塞133a所形成的空间和前述流体通路135a及前述空间的一端(夹紧联结器127的左侧空间)、以及由前述缸体132b与活塞133b所形成的空间和前述流体通路135b及前述空间的另一端(夹紧联结器127的右侧空间)内，分别密封入流体。操作杆136a(136b)(在图中，仅有操作杆136a的图示)，以微小的间隔，与前述活塞133a(133b)对向地被配置在前述转塔10上，由图未示的驱动源沿箭头K-L方向驱动。
并且，当使前述操作杆136a向箭头K方向移动、并向箭头K方向推压前述活塞133a时，被密封在前述缸体132a内的流体通过流体通路135a，流入到前述夹紧联结器127的左侧空间。于是，通过该流体压力，前述夹紧联结器127沿前述刀具用主轴115的轴心CT4向图面右侧移动，如在图19的前述刀具用主轴115的下侧所示，前述夹紧联结器127的齿与前述主轴联结器125及固定用联结器126的齿相啮合，借助前述夹紧联结器127将前述主轴联结器125结合到前述固定用联结器126上，从而以限制前述刀具用主轴115的转动的方式夹紧。这时，前述活塞133b，通过被从前述夹紧联结器127的右侧空间推压出、并从流体通路135b流入到前述缸体132b的流体，向箭头L方向移动。
如前述，在限制前述刀具用主轴115转动的夹紧状态下，能够进行使用了前述复合刀具12的刃具16a(16b、...)的车削。这样，通过利用前述3个联结器123将前述刀具用主轴115夹紧，能够以高刚性夹紧前述刀具用主轴115。从而，能够高精度地保持固定于前述刀具用主轴115上的复合刀具12的位置，可进行更高精度的车削加工。
另外，当使前述操作杆136b向箭头K方向移动、向箭头K方向推压前述活塞133b时，被密封在前述缸体132b内的流体通过流体通路135b，流入到前述夹紧联结器127的纸面右侧的空间内。于是，通过该流体压力，前述夹紧联结器127沿前述刀具用主轴115的轴心CT4向图面左侧移动，如在图19中的前述刀具用主轴115的上侧所示，前述夹紧联结器127，从前述主轴联结器125及固定用联结器126离开，这些齿的啮合被解除，解除前述刀具用主轴115的夹紧，使该刀具用主轴115的旋转成为可能。这时，前述活塞133a，通过被从前述夹紧联结器127的左侧空间推压出、并从流体通路135a流入到前述缸体135a的流体，向箭头L方向移动。
如前述，在解除对前述刀具用主轴115的夹紧、使该刀具用主轴115的旋转成为可能的状态下，通过使前述铣削主轴77间歇旋转，能够借助前述传动轴120，使前述刀具用主轴115分度旋转，进行对配设在前述复合刀具12上的刃具16a、16b、...的选择。另外，因为通过使前述铣削主轴77连续旋转，能够借助前述传动轴120使前述刀具用主轴115连续旋转，所以能够进行通过使前述复合刀具12连续旋转而进行的钻加工、铣加工等铣削加工。即，即使将前述转塔10形成这种结构，也能够与前述各实施方案同样地，利用复合刀具12进行如前述图2、图4至图7、图11至图15所示的车削加工或铣削加工。
另外，如本实施方案，通过将使刀具用主轴115分度旋转或连续旋转的铣削主轴77设置在转塔主体10a侧，能够实现转接器110方面的小型化，减少与工件6干涉等的可能，使转塔车床的操作性提高。
以上，是基于实施例对本发明进行的说明，但记载于本发明中的实施例是举例表述的，并不是限定的。另外，本发明的范围由附加的技术方案表述，并不局限于实施例的描述。从而，属于技术方案的变形或变更，都在本发明的范围内。
权利要求
1.一种转塔车床用转塔，其特征在于其构成为具有转塔主体；将能够装卸自如地安装复合刀具的刀具用主轴，以该刀具用主轴的轴心为中心可旋转地设置在该转塔主体上；在前述转塔主体上设有能够使前述刀具用主轴分度旋转的分度机构；并在前述转塔主体上设有在通过前述分度机构使前述刀具用主轴分度旋转后的分度位置将其夹紧的夹紧机构。
2.如权利要求1所述的转塔车床用转塔，其中前述分度机构具有与前述分度位置相对应地形成于前述刀具用主轴的周围的多个接合部；以及能够与前述接合部接合并以规定的角度旋转驱动前述刀具用主轴的、可往复自由驱动地被设置的致动装置。
3.如权利要求1所述的转塔车床用转塔，其中前述夹紧机构具有可与前述刀具用主轴的接合部自由接合地形成于前述致动装置上的夹紧面。
4.如权利要求1所述的转塔车床用转塔，其特征在于在前述转塔主体上设有第1旋转驱动机构；并将支撑前述刀具用主轴的主轴壳体配置为，通过前述第1旋转驱动机构，使其以与该刀具用主轴的轴心正交的轴心为中心自由旋转驱动。
5.如权利要求4所述的转塔车床用转塔，其特征在于，前述分度机构具有被配置在前述主轴壳体上、且能够将前述刀具用主轴以该刀具用主轴的轴心为中心旋转驱动的第2旋转驱动机构。
6.如权利要求5所述的转塔车床用转塔，其特征在于，前述第2旋转驱动机构兼作通过使前述刀具用主轴分度旋转而进行该刀具用主轴的分度的分度机构，以及通过使前述刀具用主轴连续旋转而使基于复合刀具的铣削加工得以进行的铣削驱动机构。
7.如权利要求5所述的转塔车床用转塔，其中设置为使前述主轴壳体相对于前述转塔主体装卸自由而构成。
8.如权利要求1所述的转塔车床用转塔，其中设置为在前述转塔主体上，设有第3旋转驱动机构，通过该第3旋转驱动机构使前述刀具用主轴以该刀具用主轴的轴心为中心旋转自由而构成。
9.如权利要求8所述的转塔车床用转塔，其特征在于，前述第3旋转驱动机构兼作前述分度机构、以及通过使前述刀具用主轴连续旋转而能够使基于复合刀具的铣削加工进行的铣削驱动机构。
全文摘要
本发明是一种转塔车床用转塔，其通过在转塔主体上以轴心为中心可旋转地设置能够装卸自如地安装复合刀具的刀具用主轴，在转塔主体上设置能够使刀具用主轴分度旋转的分度机构，设置可在通过分度机构使刀具用主轴进行分度旋转后的分度位置将其夹紧的夹紧机构而构成。通过使转塔主体具有安装复合刀具的刀具用主轴的分度旋转功能及夹紧功能，可使在转塔车床上的复合刀具的使用成为可能。
文档编号B23B29/24GK1470351SQ0314777
公开日2004年1月28日 申请日期2003年6月24日 优先权日2002年6月28日
发明者加藤幸一郎, 川崎一生, 田中直哉, 北山稔, 哉, 生 申请人:山崎马扎克株式会社