专利名称：自动车床的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是具有能够相对移动的主轴以及刀架，利用安装于上述刀架上的工具加工被夹持在上述主轴前端卡盘上的材料的自动车床。
背景技术：
在如NC(数值控制)自动车床那样，能够实施各种各样的自动车削加工的机床(以下，总称为自动车床)中，以往已知道的有在利用工具进行加工的位置附近设置导向轴衬，将夹持在主轴前端卡盘(有时将设置在主轴上的卡盘记载为“主轴卡盘”)上的长尺寸棒状材料(以下，称为棒材)的前端支持于上述导向轴衬上而进行加工的自动车床(例如，参照特开平4-115804号公报)。
使用导向轴衬进行的棒材加工具有在车削加工中支持棒材前端的加工部位使其不产生振摆，通过这种支持即使是从长尺寸的棒材到细长的产品，都能够连续而且高精度地进行加工的优点。
但是，设有导向轴衬的自动车床虽然具有如上所述的优点，但是由于在导向轴衬和棒材之间存在着微小的间隙，存在着由于该间隙棒材不稳定，不适合于要求进行更高精度加工的产品加工的问题。
另外，由于上述自动车床是以，棒材的尺寸至少要长于利用主轴前端的卡盘夹持的位置和导向轴衬附近的加工位置之间的距离为条件的，因此存在着不能够对比上述尺寸短的棒材进行加工的问题。另外，如果对长尺寸的棒材进行加工，则存在着在上述夹持位置和上述加工位置之间的材料变成残留材料的问题。
这样，由于设有导向轴衬的自动车床，其用途只限于具有规定以上长度的棒材的加工，因此存在着设备成本和加工成本变高的问题。
另一方面，在对较短尺寸的产品进行高精度加工的情况下、和以切削负荷高的加工条件进行加工的情况下，也有建议使用适当地拆卸导向轴衬，实现了从使用导向轴衬的加工转换为不使用导向轴衬的加工的自动车床(例如，参照特开平9-225703号公报)。
但是，在该文献所记载的技术中，在不使用导向轴衬而进行加工时，有必要将主轴的前端插入代替导向轴衬而安装的保护孔内。因此，使主轴的前端从主轴箱突出一定长度，但是由于从主轴箱突出的部分上没有支持，因此主轴前端处于悬空的状态从而刚性降低，在对没必要使用导向轴衬进行加工的、较短尺寸的、且要求高加工精度的产品进行加工的情况下、和在高切削负荷下进行加工的情况下，存在着主轴的前端弯曲从而降低加工精度的问题。
另外，为了提高以高切削负荷进行加工时的加工精度，有建议使用将具有卡盘功能的导向轴衬支持在被主轴箱支持的主轴前端、将设有卡盘的送料轴，相对于主轴可移动地设置在上述主轴内的主轴箱移动型的车床(例如，参照专利第2750356号)。
但是，即使采用了上述文献所记载的技术，也无法解决发生上述残留材料的问题。另外，还需要用于使导向轴衬的卡盘开闭的机构和用于使主轴卡盘开闭的机构，产生了在自动车床的结构复杂化的基础上，主轴的长度也变长，从而机床的全长变大等新问题。
本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供一种设有以和材料相同速度旋转的导向轴衬，能够容易地进行使用该导向轴衬进行材料加工的情况和不使用导向轴衬进行材料加工的情况之间的转换，即使是在不使用导向轴衬进行材料加工的情况下，通过直至在前端或前端附近坚固地支持主轴从而提高机械刚性，在具有不会降低加工精度的、简朴而紧凑的构成的同时，即使不是自动车床制造厂等的担当者，使用者也能够简单地进行上述转换工作的自动车床。
发明内容
为了达成本发明的目的，本发明的自动车床，它设有能够在主轴轴线方向上相对移动的刀架和主轴，是利用安装于上述刀架上的工具加工夹持在上述主轴前端的主轴卡盘上的材料的；其设有进退移动自如的主轴箱；旋转自如地支持在该主轴箱上、形成了能够插通棒状材料的贯穿孔的主轴；设置在上述主轴箱上、使上述主轴旋转的主轴驱动手段；安装了加工夹持在上述主轴卡盘上的上述材料的工具的刀架；配置在上述主轴箱前方、上述主轴的前端侧的导向轴衬基座；将该导向轴衬基座定位固定在机座的规定位置上的基座固定手段；在旋转自如地支持于上述导向轴衬基座上的同时，被限制为相对于上述导向轴衬基座不能进退移动、形成了插入上述主轴的贯穿孔的导向部件；可装卸地安装于该导向部件的前端的导向轴衬；设置在上述导向轴衬基座上、使上述导向部件和上述导向轴衬一起旋转的导向轴衬驱动手段；使上述主轴和上述主轴箱一起在上述导向部件的内部进退移动的主轴移动手段；在从上述导向部件拆卸了上述导向轴衬时使上述主轴相对于上述导向轴衬基座不能够进退移动、同时定位固定在上述导向轴衬基座的规定位置上的主轴固定手段；以及至少在使用上述导向轴衬进行上述材料的加工时，对上述主轴驱动手段和上述导向轴衬驱动手段进行同步控制的控制手段。
如果采用上述构成，在使用导向轴衬进行加工的情况下，将材料夹持在主轴卡盘上，在将材料前端支持于导向轴衬上的状态下，一边利用主轴移动手段使材料和主轴一起移动，一边利用安装于刀架上的工具进行规定的加工。此时，导向轴衬通过导向轴衬驱动手段旋转，主轴是通过主轴驱动手段旋转的，但是通过使两个驱动手段同步驱动的控制手段，导向轴衬和主轴以同步速度旋转。因此，不会产生由导向轴衬和材料之间的速度差而引起的磨损和烧熔，能够以高速旋转进行加工。
在不使用导向轴衬进行材料加工的情况下，从导向部件的前端拆卸导向轴衬，使主轴在导向部件的内部移动并定位在规定位置上。然后，利用主轴固定手段将主轴相对于导向部件进行固定，限制在导向部件内部的进退移动，同时以定位在规定位置上的状态进行固定。因此，能够以导向部件一直支持到主轴前端，能够提高主轴前端的机械刚性从而能够进行高精度的加工。
在这里，“能够在主轴轴线方向上相对移动”包括，安装于刀架上的工具，一边相对于夹持在主轴上的材料在切深方向上移动的同时在主轴轴线方向上移动，一边进行上述材料的加工的情况，或将安装于刀架上的工具仅在切深方向上输送，一边使材料和主轴一起在主轴轴线方向上移动，一边进行加工的情况。
在这种情况下，也可以设置有引导上述导向轴衬基座进退移动的导轨，在解除了利用上述基座固定手段对上述导向轴衬基座的固定时，使上述导向轴衬基座能够沿着上述导轨而移动。
如果采用上述构成，从导向部件拆卸导向轴衬使主轴和导向轴衬基座处于固定状态，一旦解除利用基座固定手段对导向轴衬基座的固定，则导向轴衬基座能够和主轴一起移动。也就是说，能够使导向轴衬基座作为自动车床的移动主轴箱起作用从而进行加工。
作为在机座上固定上述导向轴衬基座的基座固定手段，可以由定位固定在上述机座上的定位部件，和连接该定位部件与上述导向轴衬基座的螺栓构成。
另外，也可以构成为，在上述定位部件和上述导向轴衬基座之间介入规定宽度的垫板，在安装上述导向轴衬时或拆卸上述导向轴衬时，以调整上述导向轴衬或上述主轴前端的位置。
上述定位部件也可以是支持上述刀架的刀架基体。
另外，在本发明中也可以构成为，在拆卸了上述导向轴衬时，在上述导向部件和上述主轴之间设置将上述导向部件的旋转传送到上述主轴的旋转传送手段，使上述导向部件的旋转传送到上述主轴。
如果采用上述构成，能够将使导向部件旋转的导向轴衬驱动手段的驱动力，作为主轴旋转用的驱动手段而利用，适当地区别使用导向轴衬旋转用的导向轴衬驱动手段、和主轴旋转用的主轴驱动手段，能够谋求节能和旋转力的提高。
上述控制手段，能够按照不使用上述导向轴衬而进行上述材料加工时的切削条件，来控制上述主轴驱动手段以及上述导向轴衬驱动手段双方的驱动。例如，在切削负荷大的强力切削的情况下，能够以最大功率驱动控制导向轴衬驱动手段和主轴驱动手段双方，从而进行加工。另外，在切削负荷小的精加工的情况下，能够将主轴的旋转上所需要的驱动力分担到导向轴衬驱动手段以及主轴驱动手段的双方，从而进行加工。其后，由此能够将驱动手段的发热量分散到导向轴衬驱动手段以及主轴驱动手段的两处，能够抑制主轴箱以及导向轴衬基座的加热。
进而，也可以构成为，在拆卸了上述导向轴衬时，从上述主轴拆卸上述主轴卡盘和开闭该主轴卡盘的凸轮部件并使其位于上述导向部件的前端内侧，同时，在上述导向部件的前端上安装对夹持上述材料时的上述主轴卡盘进行定位的卡盘定位部件，将与加工时夹持上述材料的主轴的卡盘机构相同的机构安装于上述导向部件的前端。
如果采用上述构成，由于在拆卸了导向轴衬之后，导向部件作为主轴起作用，安装于导向部件内部的主轴卡盘和凸轮部件构成卡盘机构，因此即使拆卸了导向轴衬，也能够以较高的状态维持夹持材料的主轴前端的刚性。
另外，也可以构成为，在从上述导向部件拆卸了上述导向轴衬时，以连接手段连接上述主轴箱和上述导向轴衬基座。
通过采用上述构成，能够减轻在不使用导向轴衬进行材料加工时，作用于主轴上的负担。
在主轴驱动手段和导向轴衬驱动手段为装入式电动机的情况下，由于上述电动机的转子变成高温，因此主轴容易在轴线方向上热膨胀。因此，在以如上所述的连接手段连接主轴箱和上述导向轴衬基座的情况下，为了防止伴随热膨胀的主轴的变形，将吸收伴随热膨胀的主轴尺寸变化的热膨胀吸收部设置在上述主轴的至少一处上，例如设置在主轴箱和导向轴衬基座之间即可。
上述热膨胀吸收部，由在安装了上述导向轴衬时限制上述主轴，使其相对于上述主轴箱不能够进退移动的限制手段，和在拆卸了上述导向轴衬时将利用上述限制手段对上述主轴的限制解除的限制解除手段构成。
如果采用上述构成，在拆卸导向轴衬，以连接手段连接上述主轴箱和上述导向轴衬基座时，通过解除使上述主轴不能进退移动的限制，上述主轴能够相对于上述主轴箱移动。
而且，由于在拆卸导向轴衬之后，上述主轴被主轴固定手段固定为，相对于导向轴衬基座不能进退移动，并且，通过连接手段直接连接导向轴衬基座和主轴箱，因此通常主轴不会相对于主轴箱而自由地进退移动。一旦主轴热膨胀，则主轴相对于主轴箱而移动，从而吸收因热膨胀而产生的尺寸变化。
进而，上述限制手段的构成有在主轴轴线的前后与上述主轴嵌合的嵌合部件；和在通过上述限制解除手段解除了上述主轴的限制时，为了不使上述嵌合部件相对于上述主轴箱旋转，并且，为了在上述嵌合部件没有从上述主轴箱脱离的情况下，使其具有在主轴轴线方向上事先设定的尺寸的间隙，将上述嵌合部件安装于上述主轴箱上的安装部件；所说的限制解除手段，是将上述嵌合部件安装、固定于上述主轴箱上的安装部件。
如果采用上述构成，仅仅从上述嵌合部件拆卸上述安装部件，就能够使上述嵌合部件以及主轴进退移动。
由于本发明具有如上所述的构成，因此导向轴衬的装卸比较容易，在使用导向轴衬进行加工的情况、和不使用导向轴衬进行加工的情况下，通过转换一台自动车床能够迅速地对应，从而能够谋求设备成本和加工成本的削减。而且，在使用导向轴衬的情况下，即使是细长的产品，也能够连续而且比较高精度地进行加工。另外，在不使用导向轴衬的情况下，通过将主轴定位固定在上述导向轴衬基座的规定位置上，或在上述导向部件的前端安装加工时夹持材料的主轴卡盘机构，使上述导向部件作为新主轴起作用，能够成为具有刚性的主轴构成。因此，能够高精度地加工较短尺寸的产品，进而能够以高切削负荷进行加工。
进而，在不使用导向轴衬进行材料加工时，通过适当地区别使用导向轴衬驱动手段和主轴驱动手段，除了能够谋求节能和旋转力的提高之外，还能够谋求抑制因这些驱动手段的热而引起的加工精度的降低。
图1涉及本发明的自动车床的一个实施形态，其中图1(a)是说明包括导向轴衬基座以及主轴箱的主要部分构成的剖面图，图1(b)是图1(a)的主轴箱的主视图。
图2是图1的导向轴衬基座部分的扩大图。
图3是控制主轴驱动用电动机以及导向轴衬驱动用电动机的驱动的控制装置的框图。
图4是从图1以及图2的自动车床拆卸导向轴衬，向未设有导向轴衬的自动车床转换的转换步骤的说明图。
图5是连续于图4的步骤的转换步骤的说明图。
图6是表示转换后的自动车床的包括主轴箱的主要部分的剖面图。
图7中，图7(a)是扩大转换前的导向轴衬基座的后端部分以及主轴箱的前端部分的削面图，图7(b)是进一步扩大图7(a)的主要部分的剖面图。
图8是扩大支持主轴后端的轴承部分的剖面图。
图9是扩大转换后的导向轴衬基座和主轴箱的连接部分的剖面图。
本发明的最佳实施形态以下，参照附图对本发明的最佳的一个实施形态进行详细的说明。
图1涉及本发明的自动车床的一个实施形态，其中图1(a)是说明包括导向轴衬基座以及主轴箱的主要部分构成的剖面图，图1(b)是图1(a)的导向轴衬基座的主视图。
而且，在以下的说明中，“前”是指设置了夹持棒材的主轴卡盘的主轴前端侧，也就是图1(a)中的左侧，“后”是指主轴的后端侧，也就是图1(a)中的右侧。
如图1(a)所示，该实施形态的自动车床，设有设置在未图示的机座上的滑台2，在该滑台2上的前后方向上移动自如的主轴箱6，配置在该主轴箱6的前方、在滑台2上的前后方向上可移动的导向轴衬基座1，旋转自如地支持于主轴箱6上、并且被设置为相对于导向轴衬基座1在前后方向上进退移动自如的主轴3，在主轴3的前方且同一轴线C上、旋转自如地设置在导向轴衬基座1上的导向轴衬4，安装了多个对从该导向轴衬4突出的棒材进行加工的工具T的刀架5，设置在主轴箱6的后部、对作为安装于主轴3前端的主轴卡盘的弹簧筒夹32进行开闭的弹性夹头开闭部61，以及使主轴3和主轴箱6一起在前后方向上进退移动的主轴移动部7。
如图1(b)所示，滑台2平行地配置在导向轴衬基座1以及主轴箱6的下部两侧上，利用比滑台2设置的更下方的主轴移动部7，主轴箱6以及导向轴衬基座1能够一边被滑台2引导，一边在前后方向上平滑地进退移动。
图2是图1(a)的导向轴衬基座的扩大图。
在导向轴衬基座1的内部安装有作为导向轴衬驱动手段的电动机11，在该电动机11的转子11a上安装有以轴线C为中心旋转的导向套管12。导向套管12，在导向轴衬基座1的前端侧以及后端侧，被轴承13、13旋转自如地支持着。支持导向套管12的前端侧的轴承13，通过安装于导向轴衬基座1的前端的轴承架14而被支持。因此，导向套管12的前端是被轴承13以及轴承架14支持的。
导向轴衬4，通过作为导向轴衬安装手段的筒状附属装置41，安装在导向套管12的前端。该附属装置41具有，收容导向轴衬4的主体部分的大直径孔部41a，和形成于该大直径孔部41a的后方、与形成于导向轴衬4主体部上的螺纹部旋合的小直径孔部41b。
导向轴衬4，通过将主体部分插入附属装置41的大直径孔部41a、使形成于主体部上的螺纹部插通小直径孔部41b并使其突出，使螺母42旋合、紧固在上述螺纹部，安装于附属装置41上。然后，安装了导向轴衬4的附属装置41，在从前端侧插入导向套管12后，通过多根螺栓43，可装卸地安装于导向套管12的前端。另外，为了防止切削屑等异物从导向套管12和附属装置41之间的间隙侵入到导向轴衬基座1的内部，在附属装置41的外侧安装了筒状的盖45。该盖45通过多根螺栓46，安装在轴承架14的前端面。
刀架5具有固定在未图示的机座上的刀架基体51，一边被该刀架基体51的导轨52引导、一边相对于刀架基体51在Y方向(垂直相交于纸面的方向)上进退移动自如的鞍座53，以及一边被设置在该鞍座53上的导轨54引导、一边相对于鞍座53在X方向(图中的上下方向)上进退移动自如的刀具安装部55。多个工具T排列成梳形状，安装于刀具安装部55上。然后，使刀具安装部55在Y方向上移动，从多个工具T中对使用于加工的规定工具T进行分度，使该工具T的刀尖位于导向轴衬4的附近后进行棒材的加工。
而且，导向轴衬基座1，通过多根螺栓15安装于刀架基体51上，在使用导向轴衬4进行棒材的加工的情况下，在滑台2上不能移动，也就是处于固定状态。
另外，如该实施形态，在将导向轴衬基座1安装于刀架基体51上并限制其移动的情况下，为了不使热从导向轴衬基座1传到刀架基体51上，螺栓15以使用由陶瓷等的低传热性材料形成的螺栓为佳。另外，在导向轴衬基座1和刀架基体51的接触部上，以介入由低传热性材料形成的垫板58为佳。
主轴3上，在轴线C上形成了贯穿孔3a，在该贯穿孔3a的前端安装有夹持棒材的弹簧筒夹32。弹簧筒夹32，插入到筒状的弹簧套管34的前端，并和该弹簧套管34一起插入到主轴3的前端部。其后，通过将收容弹簧筒夹32以及弹簧套管34的前端部分的盖螺母33旋合、紧固在形成于主轴3前端的外周面上的螺纹部3b上，来限制弹簧套管34以及弹簧筒夹32，使其不会从主轴3上脱离。
弹簧套管34的前端的内周面上，形成了用于使弹簧筒夹32开闭的凸轮。另外，弹簧套管34，能够在安装于主轴3上的盖螺母33的内部进行少许的进退移动，并通过弹簧套管34相对于弹簧筒夹34进退移动，利用上述凸轮进行弹簧筒夹32的开闭。
弹簧套管34的进退移动，是通过设置在弹簧套管34后方的拉杆35(参照图1)而进行的。该拉杆35的内部形成有能够在轴线C上插通棒材的贯穿孔。拉杆35的前端碰在弹簧套管34的后端，一旦拉杆35前进在前方按压弹簧套管34，则弹簧套管34的凸轮使弹簧筒夹32关闭。另外，弹簧套管34的内部设置有回动弹簧34a，在将弹簧筒夹32一直按压在盖螺母33的方向、也就是在前方加力。其后，一旦拉杆35后退，则通过该回动弹簧34a，弹簧套管34相对于弹簧筒夹32被推回，使弹簧筒夹32打开。拉杆35的进退移动，是通过设置在主轴3后端侧的外壳60内部的众所周知的弹性夹头开闭部61来进行的。
如图1所示，在外壳60的前端通过轴承架64安装有轴承62。主轴3的后端被该轴承62旋转自如地支持。另外，在主轴3的外周面、轴承62的前方形成了阶梯部39，通过该阶梯部39和从主轴3的后端旋入的螺母63，从前后方夹持轴承62。
另外，在主轴箱6的内部，安装有作为使主轴3旋转的主轴驱动手段的电动机8。该电动机8的驱动，与电动机73以及电动机11一起，通过自动车床的控制装置被控制。
图3是控制电动机8以及电动机11的驱动的控制装置的框图。
如图3所示，该控制装置120设有具有将根据来自自动车床的控制装置(CPU)的指令的速度信号输出的速度处理部121，和根据来自该速度处理部121的输出信号驱动电动机8的伺服处理部122的第一控制系统，以及具有将根据来自控制装置(CPU)的指令的速度信号输出的速度处理部123，和根据来自该速度处理部123的输出信号驱动电动机11的伺服处理部124的第二控制系统。在图3所示的例子中，设置了分别对应于电动机8、11的速度处理部121、123，但也可以只设置一个在电动机8、11中共同的速度处理部。
在上述的控制装置120中，一旦输出电动机8以及电动机11的驱动指令，则CPU将指令信号发送到速度处理部121以及速度处理部123，使电动机8以及电动机11同步驱动。
这样，通过将作用于主轴3的负荷分散到两个电动机8、11，能够抑制电动机8、11各自的发热量，能够将主轴箱6以及导向轴衬基座1各自的温度上升控制在最小。另外，由于利用配置在主轴3的前端侧和后端侧的两个电动机8、11，一边均等地分散负荷一边使主轴3旋转，因此能够抑制主轴3的前端侧和后端侧的弯曲。
进而，通过以最大功率驱动电动机8、11的双方，能够对应强力切削。
主轴3安装在电动机8的转子8a上。如图1所示，在主轴箱6的前端安装有轴承架65，主轴3通过被不能进退移动地支持在该轴承架65上的轴承66而支持。其后，通过旋入主轴3的中途部位的轴承盖用的螺母38，将轴承66按压在形成于轴承66后方的主轴3的阶梯部上，并通过轴承架65以及轴承66限制主轴3的相对于主轴箱6的进退移动。
主轴箱6一边被滑台2引导，一边在与轴线C相同的方向上进退移动自如，使主轴3与该主轴箱6一起进退移动的主轴移动部7设置在主轴箱6的下方。
主轴移动部7具有在与轴线C相同的方向上延伸的螺旋轴71，使该螺旋轴71旋转的电动机73，以及旋入螺旋轴71的螺母72。主轴箱6，连接于螺母72上，通过伴随着电动机73驱动的螺旋轴71的旋转，和螺母72一起在与轴线C相同的方向上进退移动。
在具有上述构成的自动车床中，从主轴3的后端插通贯穿孔3a提供棒材。接着，以使棒材的前端从导向轴衬4突出规定长度的状态，使拉杆35前进，关闭弹簧筒夹32夹持棒材。此后，同步驱动电动机8和电动机11，使主轴3和导向轴衬4以相同速度旋转。其后，驱动主轴移动部7的电动机73，一边将棒材和主轴3一起在与轴线C相同的方向(Z方向)上每次输送规定长度，一边利用工具T进行规定的加工。
接着参照图4以及图5说明，从具有上述构成的自动车床拆卸导向轴衬4，向未设有导向轴衬4的自动车床转换的转换步骤。
首先，如图4(a)所示，使刀具安装部55在X方向上移动，并使工具T远离导向轴衬4，直到不会对转换工作带来障碍的位置为止。
接着，如图4(b)所示，在拆卸螺栓46从而从轴承架14拆卸盖45的同时，拆卸螺栓43，从而从导向套管12拆卸附属装置41和导向轴衬4。
另外，驱动主轴移动部7的电动机73，使主轴3和主轴箱6一起后退，确保主轴箱6和导向轴衬基座1之间有充分的空间。也可以手动使主轴箱6后退，来代替驱动电动机73。一旦使主轴箱6后退，则主轴3的前端从导向套管12脱离，位于主轴箱6和导向轴衬基座1之间。如图4(c)所示，在该状态下，从主轴3的前端拆卸盖螺母33，将弹簧筒夹32和弹簧套管34一起，从主轴3的贯穿孔3a中拔出来。
接下来，准备如图5(a)所示的筒状的主轴连接螺母37，插入、安装在导向套管12的后端。主轴连接螺母37，具有稍微小于导向套管12内径的外径，并且设有具有和主轴3的外径相同内径的螺母主体部分37a，形成于该主体部分37a后端部的外周面、与形成于导向套管12后端内周面的螺纹部12a旋合的螺纹部37b，形成于主体部分37b后端的开口周围的凸缘部37c，形成于主体部分37a的前端部的内周面、与主轴3前端的螺纹部3b旋合的螺纹部37d，以及在主体部分37a前端的开口周围、朝径向内侧形成的环状的伸出部37e。
通过将具有上述构成的主轴连接螺母37插入导向套管12的后端，使螺纹部37b和螺纹部12a旋合，并一直紧固到凸缘部37c相接于导向套管12的后端面，主轴连接螺母37安装在导向套管12上。
接下来，如图5(b)所示，拆卸连接导向轴衬基座1和刀架基体51的多根螺栓15，解除导向轴衬基座1的固定。这样，由于导向轴衬基座1在滑台2上进退移动自如，因此一边以手工操作使导向轴衬基座1朝主轴箱6移动，一边将主轴3的前端插入到主轴连接螺母37内。进而，一边使主轴3旋转，一边使主轴连接螺母37的螺纹部37d和主轴3的螺纹部3b旋合，并一直紧固到主轴3的前端相接于凸缘部37e。
如上所述，通过主轴连接螺母37连接主轴3和导向套管12，限制主轴3的相对于导向轴衬基座1的进退移动。另外，通过主轴连接螺母37，在导向套管12和主轴3的相互间实现了旋转的传送。在该实施形态中，连接螺母37构成将主轴3定位固定在导向轴衬基座1的规定位置上的主轴固定手段。
此后，如图5(b)所示，准备作为未设有导向轴衬4的自动车床用而形成的弹簧套管34′，在该弹簧套管34′的前端插入弹簧筒夹32，从导向套管12的前端插入到主轴3的贯穿孔3a内。
进而，如图5(c)所示，将作为未设有导向轴衬4的自动车床用而形成的盖螺母33′旋入到导向套管12前端的螺纹部内，限制弹簧套管34′以及弹簧筒夹32，使其不会从主轴3的前端脱离。此时，由于弹簧套管34′的后端相接于拉杆35的前端，因此通过拉杆35的进退移动，能够使弹簧筒夹32开闭。在该实施形态中，弹簧套管34′构成，在夹持棒材时进行弹簧筒夹32的定位的卡盘定位部件。
进而，将作为未设有导向轴衬4的自动车床用而形成的盖45′，通过螺栓46安装在轴承架14的前端。
通过以上步骤，完成转换工作。由此，在曾经安装有导向轴衬4的导向套管12的前端安装用于夹持棒材的卡盘机构。然后，在进行棒材加工时，导向套管12起着作为主轴的作用。
图6是表示按照上述步骤进行转换之后的自动车床的主要部分的剖面图。
如图6所示，转换之后的导向轴衬基座1，解除了和刀架基体51之间的连接，能够一边被滑台2引导，一边在与轴线C相同的方向上进退移动。另外，由于导向轴衬基座1利用主轴连接螺母37，通过导向套管12与主轴3以及主轴箱6连接，因此通过使主轴3进退移动的主轴移动部7，导向轴衬基座1和主轴箱6以及主轴3成为一体，在与轴线C相同的方向上进退移动。也就是说，转换之后，由导向轴衬基座1和主轴箱6形成可移动的主轴箱。
其后，以从主轴3的前端突出规定长度的状态利用弹簧筒夹32夹持棒材，一边相对于工具T将主轴3与导向轴衬基座1以及主轴箱6一起在Z方向(与轴线C相同的方向)输送，一边进行棒材的加工。
如上所述，由于在进行棒材的加工时导向套管12起着作为主轴的作用，因此在进行棒材的加工时能够以较高的状态维持主轴前端的刚性，从而能够以高精度进行棒材的加工。
图7～图9涉及的是本发明其他的实施形态，其中图7(a)是扩大了转换之前的导向轴衬基座的后端部分以及主轴箱的前端部分的剖面图，图7(b)是进一步扩大图7(a)的主要部分的剖面图，图8是扩大了支持主轴后端的轴承部分的剖面图，图9是扩大了转换之后的导向轴衬基座和主轴箱的连接部分的剖面图。
在先前所说明的实施形态中，是利用主轴连接螺母37连接主轴箱6和导向轴衬基座1的，但是在该实施形态中，除主轴连接螺母37以外进一步使用别的连接手段(连接部件69)，来连接导向轴衬基座1和主轴箱6。这样，通过使用其他的连接手段，在不使用导向轴衬4进行棒材的加工的情况下，在使主轴3与导向轴衬基座1以及主轴箱6一起移动时，能够减轻作用于主轴3的负荷。
如图7(a)所示，支持轴承66的轴承架65，为了通过螺栓80不会从主轴箱6脱落，并且为了相对于主轴箱6不旋转，至少利用一根螺栓80安装在主轴箱6的前端面。
如图7(b)所示，在螺栓80上嵌装有垫圈81和套管82。该螺栓80和垫圈81以及套管82，插入到形成于轴承架65的凸缘部分的螺栓孔65b内，插通形成于螺栓孔65b底部的贯穿孔65c，旋入主轴箱6的前端面的螺纹孔内。由于套管82的长度(轴线C方向上的长度)比螺栓孔65b底部的厚度大，因此一旦紧固螺栓80，则在轴承架65的凸缘部分和主轴箱6的前端面之间，以及垫圈81和螺栓孔65b底部之间形成若干间隙S1。
而且，也可以使用轴部的直径比形成有螺旋部的部分的直径大的阶梯式螺栓来代替使用垫圈81以及套管82。
间隙S1的尺寸，比主轴箱6的前端部分中的主轴3的热膨胀量最大值大即可。在该实施形态中，该间隙S1构成吸收因热膨胀而发生的主轴3的尺寸变化的热膨胀吸收部。另外，在该实施形态中，螺栓80以及套管82，在轴承架65和主轴箱6之间形成间隙，并且构成使轴承架65相对于主轴箱不能旋转的安装部件。
进而，如图7(a)所示，在轴承架65的周围，环状地配置对开式或三开式的轴承固定部件67，以和轴承架65嵌合的状态通过螺栓67a安装于主轴箱6的前端面上。另外，轴承架65和轴承固定部件67，通过多根螺栓67b被连接。由此，轴承架65通过轴承固定部件67固定在主轴箱6上。由于主轴3和轴承架65如先前所说明的那样被限制为不能互相移动，因此通过利用轴承固定部件67将轴承架65固定在主轴箱6上，相对于主轴箱6的主轴3的进退移动也被限制。也就是说，在该实施形态中，轴承架65构成，与主轴3相嵌合、限制相对于主轴箱6的主轴3进退移动的限制手段的嵌合部件。
而且，图7中的符号68是从前端侧按压轴承66的外圈的轴承盖，通过螺栓68a安装在轴承架65上。
支持主轴3的后端的轴承62，如图8所示，内圈62a被先前所说明的螺母63和主轴3的阶梯部39从前后方夹持，并被限制为相对于主轴3不能前后移动。另一方面，轴承架64的前端形成了向径向内侧突出的突起64a，轴承架64的后端安装有环状的按压部件64b。另外，在外圈62b的前端和突起64a之间、以及外圈62b的后端和按压部件64b之间，形成了用于吸收主轴3的热膨胀的间隙S2、S3。轴承62，与主轴3一起相对于轴承架64，在前后方向上只能够移动间隙S2、S3部分。该间隙S2、S3的尺寸和先前所说明的间隙S1相同，比由电动机8、11的转子8a、11a的加热而引起的主轴3的热膨胀量大即可。
如图9所示，在拆卸导向轴衬4后，通过连接部件69连接导向轴衬基座1和主轴箱6。通过连接部件69的导向轴衬基座1和主轴箱6的连接，是按照以下步骤进行的。
在先前的实施形态中所说明的，在利用主轴连接螺母37连接主轴3和导向轴衬基座1的步骤之前，使主轴箱6从导向轴衬基座1后退，确保主轴箱6和导向轴衬基座1之间有充分的空间。然后，拆卸螺栓67a、67b，从主轴箱6的前端面拆卸将轴承架65固定于主轴箱6上的轴承固定部件67。然后，在主轴箱6前端面的以轴线C为中心的圆周上配置多个连接部件69，将螺栓69a插入到从导向轴衬1的前端面一直贯穿到后端面的螺栓孔1a内，插通导向轴衬基座1以及连接部件69，将螺栓69a旋入到形成于主轴箱6的前端面的螺纹孔内。然后，紧固螺栓69a，一边使导向轴衬基座1和主轴箱6在互相接近的方向上移动，一边通过连接部件69连接。
这种情况下，若从主轴箱6拆卸轴承固定部件67，就能够解除相对于主轴箱3的轴线C方向的轴承架65的固定，但是由于主轴3被安装为相对于导向轴衬基座1不能进退移动，因此即使在利用连接部件69连接主轴箱6和导向轴衬基座1后拆卸了轴承固定部件67，主轴3以及轴承架65也不会相对于主轴箱6自由地进退移动。若主轴3因为电动机11的转子11a的热而膨胀，则随着该热膨胀，轴承架65在间隙S的范围内移动，吸收主轴3的热膨胀。
该实施形态中，在进行转换时，操作者完全没有必要拆卸或放松将轴承架65安装于主轴箱6前端面的螺栓80，具有即使不是熟练的操作工，制造、销售自动车床的制造厂等的担当者，也能够简单而且迅速地进行转换工作的优点。另外，通过螺栓80，轴承架65不会从主轴箱6脱离，能够回避因轴承架65从主轴箱6脱离而发生的主轴3的偏移，而且也能够确保操作者的安全。
在从导向套管12的前端拆卸导向轴衬4，向未设有导向轴衬4的自动车床转换的情况下，拆卸将安装部件67安装于主轴箱6上的螺栓67a以及连接安装部件67和轴承架65的螺栓67b，从主轴箱6的前端面拆卸安装部件67。其后，如先前的实施形态所说明，使用连接部件69连接导向轴衬基座1和主轴箱6。进而，利用多个连接部件69连接导向轴衬基座1的后端和主轴箱6的前端。
即使在棒材的加工中，因电动机8、11的转子8a、11a的热而使主轴3在轴线C方向上热膨胀，由于通过连接部件69导向轴衬基座1和主轴箱6紧固地连接在一起，因此其间隙不会有变化。主轴3的因热膨胀而发生的尺寸变化，通过轴承架65和主轴箱6前端面之间的间隙S1、以及轴承66和轴承架65之间的间隙S2、S3被吸收。也就是说，在该实施形态中，这些间隙S1、S2、S3构成吸收因热膨胀而发生的主轴3的尺寸变化的热膨胀吸收部。
以上，对本发明的最适合的实施形态进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施形态。
例如，在上述说明中，是以转换后主轴箱6和导向轴衬基座1一起移动的主轴移动型的自动车床为例子进行了说明，但是本发明也可以适用于，在设有能够在Z方向上移动的刀架的情况下，将主轴箱6以及导向轴衬基座1固定在机座上的主轴固定型的自动车床。这种情况下，不需要拆卸在进行转换时连接导向轴衬基座1和刀架基体51的螺栓15，使主轴移动部7的驱动系统和自动车床的控制系统分开就可以。
另外，在刀架基体51和导向轴衬基座1的前端面之间，介入规定宽度的垫板，例如，通过在安装导向轴衬4时从导向轴衬基座1拆卸该垫板，也能够在转换前后调整导向轴衬4或主轴3前端的位置。
进而，在上述的说明中是，在主轴箱6和导向轴衬基座1连接后，将作为未设有导向轴衬4的自动车床用而形成的弹簧套管34′以及弹簧筒夹32从导向套管12的前端插入，并安装在主轴3上(参照图5(b))。但是，也可以在图4(c)所示的工序后，从主轴3的前端插入弹簧套管34′以及弹簧筒夹32。
工业上的利用可能性本发明可以适用于主轴移动型的自动车床、主轴固定型的自动车床，也可以适用于按照程序进行棒材的输送、停止、工具的分度、定位、利用工具的棒材的加工、被加工产品的冲切的数控自动车床。
另外，本发明并不限于从配置在自动车床后方的棒材供给装置提供长尺寸棒材型的自动车床，也可以适用于利用机器手等向主轴前端的弹性夹头提供较短尺寸的棒状材料型的自动车床。
进而，本发明并不限于在导向轴衬基座的内部安装电动机的内装型的自动车床，也可以适用于在导向轴衬基座的外侧设置电动机，通过带轮等驱动力传送机构将该电动机的驱动力传送到主轴型的自动车床。
权利要求
1.一种自动车床，它设有能够在主轴轴线方向上相对移动的刀架和主轴，是利用安装于上述刀架上的工具加工夹持在上述主轴前端的主轴卡盘上的材料的，其特征在于，设有进退移动自如的主轴箱；旋转自如地支持在该主轴箱上，形成了能够插通棒状材料的贯穿孔的主轴；设置在上述主轴箱上、使上述主轴旋转的主轴驱动手段；安装了加工夹持在上述主轴卡盘上的上述材料的工具的刀架；配置在上述主轴箱前方、上述主轴的前端侧的导向轴衬基座；将该导向轴衬基座定位固定在机座的规定位置上的基座固定手段；在旋转自如地支持于上述导向轴衬基座上的同时，被限制为相对于上述导向轴衬基座不能进退移动、形成了插入上述主轴的贯穿孔的导向部件；可装卸地安装于该导向部件的前端的导向轴衬；设置在上述导向轴衬基座上，使上述导向部件和上述导向轴衬一起旋转的导向轴衬驱动手段；使上述主轴和上述主轴箱一起在上述导向部件的内部进退移动的主轴移动手段；在从上述导向部件拆卸上述导向轴衬时，使上述主轴相对于上述导向轴衬基座不能够进退移动，同时定位固定在上述导向轴衬基座的规定位置上的主轴固定手段；以及至少在使用上述导向轴衬基座进行上述材料的加工时，对上述主轴驱动手段和上述导向轴衬基座驱动手段进行同步控制的控制手段。
2.如权利要求1所述的自动车床，其特征在于，设置有引导上述导向轴衬基座进退移动的导轨，在解除了利用上述基座固定手段对上述导向轴衬基座的固定时，使上述导向轴衬基座能够沿着上述导轨移动，在拆卸上述导向轴衬，不使用上述导向轴衬而进行上述材料的加工时，一边使上述主轴箱和上述导向轴衬基座作为一个整体进退移动，一边对被夹持在上述主轴卡盘上的材料进行加工。
3.如权利要求1或2所述的自动车床，其特征在于，所说的基座固定手段具有定位、固定在上述机座上的定位部件，和连接该定位部件与上述导向轴衬基座的螺栓。
4.如权利要求3所述的自动车床，其特征在于，在上述定位部件和上述导向轴衬基座之间介入规定宽度的垫板，在安装上述导向轴衬或拆卸上述导向轴衬时，以调整上述导向轴衬或上述主轴前端的位置。
5.如权利要求3或4所述的自动车床，其特征在于所说的定位部件是支持上述刀架的刀架基体。
6.如权利要求1～5的任意一项所述的自动车床，其特征在于，在拆卸了上述导向轴衬时，在上述导向部件和上述主轴之间设置将上述导向部件的旋转传送到上述主轴的旋转传送手段，使上述导向部件的旋转传送到上述主轴。
7.如权利要求6所述的自动车床，其特征在于，上述控制手段在不使用上述导向轴衬进行上述材料的加工时，按照切削条件，控制上述主轴驱动手段以及上述导向轴衬驱动手段的双方的驱动，将上述主轴驱动手段以及上述导向轴衬驱动手段作为主轴驱动用而利用。
8.如权利要求1～7的任意一项所述的自动车床，其特征在于，在拆卸了上述导向轴衬时，从上述主轴拆卸上述主轴卡盘和开闭该主轴卡盘的凸轮部件，使上述主轴卡盘以及上述凸轮部件位于上述导向部件的前端内侧，同时，在上述导向部件的前端安装对夹持上述材料时的上述主轴卡盘进行定位的卡盘定位部件，将与加工时夹持上述材料的主轴卡盘机构相同的机构安装在上述导向部件的前端。
9.如权利要求1～8的任意一项所述的自动车床，其特征在于，在从上述导向部件拆卸了上述导向轴衬时，以连接手段连接上述主轴箱和上述导向轴衬基座。
10.一种自动车床，其特征在于，权利要求9所述的自动车床中，在上述主轴的至少一处上，设置吸收伴随热膨胀而产生的主轴尺寸变化的热膨胀吸收部。
11.如权利要求10所述的自动车床，其特征在于，所说的热膨胀吸收部具有在安装了上述导向轴衬时限制上述主轴、使其相对于上述主轴箱不能进退移动的限制手段，和在拆卸了上述导向轴衬时将利用上述限制手段对上述主轴的限制解除的限制解除手段。
12.如权利要求11所述的自动车床，其特征在于，所说的限制手段的构成有在主轴轴线的前后与上述主轴嵌合的嵌合部件；和在通过上述限制解除手段解除了上述主轴的限制时，为了不使上述嵌合部件相对于上述主轴箱旋转，并且，为了在上述嵌合部件没有从上述主轴箱脱离的情况下具有在主轴轴线方向上事先设定的尺寸的间隙，将上述嵌合部件安装于上述主轴箱上的安装部件；所说的限制解除手段是将上述嵌合部件安装、固定于上述主轴箱的安装部件。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种，在使用导向轴衬进行材料加工的情况下、和不使用导向轴衬进行材料加工的情况下，能够迅速而且简单地进行其转换的自动车床。该自动车床设有主轴箱(6)和导线轴衬基座(1)，在主轴箱(6)上设置主轴驱动用的电动机(8)、在导向轴衬基座(1)上设置导向轴衬旋转用的电动机(11)、定位固定导向轴衬基座(1)的基座固定手段(15)，被限制为在导向轴衬基座(1)上能够旋转自如且不能进退移动、形成了插入主轴(3)的贯穿孔的导向部件(12)，可装卸地安装在该导向部件(12)的前端上的导向轴衬(4)，以及在从导向部件(12)拆卸导向轴衬(4)时相对于导向轴衬基座(1)将主轴(3)定位固定在规定位置上的主轴固定手段(37)。
文档编号B23B13/12GK1886222SQ200380110918
公开日2006年12月27日 申请日期2003年12月26日 优先权日2003年12月26日
发明者筱原浩, 高桥彻, 平川佳昭, 高藤洋介, 松丸肇 申请人:时至准钟表股份有限公司