专利名称：精密轧辊车床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对轧辊进行槽加工的精密车床，特别是涉及不仅在轧辊的外周上加工出周向的槽，而且能够在轴向上高精度地加工出槽的精密轧辊车床。
背景技术：
在对轧辊进行加工的工作机械中具有轧辊磨床和轧辊车床。轧辊磨床具备主轴架，尾座，以及往返架，在往返架上设有磨具。
以往，在轧辊磨床中，除了用磨具研磨轧辊的外周面之外，还进行在外周面上加工出槽。在专利文献1中，记载了将具有切削出槽的切削锯齿的槽加工装置设置在往返架上的轧辊磨床。
轧辊车床是将安装有金刚石车刀的刀具架设置在往返架上的车床。其基本的使用方法是通过主轴架使轧辊旋转，一边使往返架在前后方向(X轴)上进给一边加工出周向的槽。在轴向上加工出槽的情况下，通过一边用主轴架(C轴)对轧辊进行分度一边使往返架在左右方向(Z轴)上高速移动，能够在轴向上开出槽。
近年来，由于控制技术的进步，实现了车床的超精密加工。这样一来，能够用车床对成形出光学透镜的模具进行加工。例如，本申请人提出了能够加工出菲涅耳透镜成形用的模具的立式车床的方案(专利文献2)。在这种立式车床中，能够高精度地加工出菲涅耳透镜成形模具的V字型透镜槽。
但是，由于液晶显示装置的普及，用于液晶板的的背照灯上的透镜片的需求增加。在这种透镜片中，除了前述的菲涅耳透镜之外，还具有双面凸透镜片，十字双面凸透镜片，以及棱镜片。
最近，正在探讨采用轧辊形状的磨具，由挤压机成形出双面凸透镜片，十字双面凸透镜片，以及棱镜片。
特开2003-94239号公报[专利文献2]特开2004-358624号公报但是，在用轧辊车床加工这些透镜片成形用的模具的情况下，要在轧辊的外周面上精密地加工出周向的槽(纵槽)和长度方向的槽(横槽)，存在以下的问题。
在纵槽的加工中，如上所述，由于是一边通过主轴架使轧辊高速旋转一边使金刚石车刀在半径方向上进给而旋削出槽，所以能够通过轧辊的高速旋转以必要且充分的切削速度获得良好的加工面。
但是，在横槽的加工时，由于是由主轴架对轧辊进行分度后使主轴架在长度方向上进给，所以存在不能获得充分的切削速度的问题。也就是说，在材质为铜、实施了镀镍的轧辊的情况下，理想的切削速度是大约300m/分钟，而即使是高速的往返架，移动速度也在10m/分钟左右。即便是使往返架全速移动，在获得高精度的加工面的切削速度上也是不足的，从而不能够获得成形出透镜片的模具所要求的超精密的加工面。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种精密轧辊车床，不仅能够解决上述现有技术的问题，在轧辊的外周面上高精度地加工出周向的纵槽，而且对于长度方向的纵槽也能够高精度地进行加工。
而且，本发明的目的还在于提供一种精密轧辊车床，能够减小滑动面的发热所引起的热变形，进行高精度的轧辊加工。
为了实现上述目的，本发明的精密轧辊车床的特征是，包括基座；主轴架，设置在所述基座上，具有分度轴(C轴)，所述分度轴用卡盘保持轧辊形状的工件的一端，并且赋予该工件旋转，进行工件圆周方向的分度；尾座，与所述主轴架对置地配置在所述基座上，支撑所述工件的一端使其旋转自如；滑鞍，能够在所述工件的长度方向(Z轴)上移动地设置在所述基座上；工作台，能够在与所述工件的长度方向成直角的方向(X轴)上移动地设置所述滑鞍上；刀具旋转架，设置在所述工作台上，具有分度轴(B轴)；刀具架，安装有多个车刀，设置在所述刀具旋转架上；铣刀心轴装置，具有使铣刀旋转的铣刀心轴，设置在所述刀具架上。
根据本发明，通过分开地使用刀具旋转架上的刀具架和铣刀心轴装置，自然能够在轧辊形状的工件上切削出纵槽(周向的槽)，并且对于横槽(轴向的槽)也能够进行高精度的加工。
而且，由于用在往返架的引导上采用了滚动引导的机械进行横槽加工时，能够使往返架的Z轴进给以比较低的速度即可，所以能够抑制Z轴的滚动引导面上的发热，这样一来，能够灵活地利用滚动引导的运动性能，防止因基座或滑鞍的热变形所引起的加工精度的降低。
图1为本发明的一实施方式的精密轧辊车床的侧视图。
图2为该精密轧辊车床的俯视图。
图3为设置在该精密轧辊车床的往返架上的刀具旋转架的主视图。
图4为该刀具旋转架的立体图。
图5为本发明的精密轧辊车床进行的轧辊上纵槽的加工的说明图。
图6为本发明的精密轧辊车床进行的轧辊上横槽的加工的说明图。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的精密轧辊车床的一实施方式加以说明。
图1为本发明的精密轧辊车床的侧视图，图2为该精密轧辊车床的俯视图。
在图1和图2中，附图标记10表示基座，在该基座10上配置有主轴架12，尾座14，以及往返架16。工作物为轧辊形状的工件W，由主轴架12和尾座14支撑而旋转自如。
主轴架12配置在基座10的长度方向的一端部。该主轴架12包括主体部17，主轴18，安装在主轴18的前端的卡盘19，以及驱动主轴18的伺服马达20。主轴18由内置于主体部17中的未图示的静液压轴承支撑。卡盘19握持工件W，将主轴18的旋转传递到工件上。在该主轴架12上，伺服马达20驱动主轴18而用于使工件W高速旋转，除此之外，在主轴架12上外加有作为分度轴(C轴)的功能，通过由编码器22检测伺服马达20的旋转量，控制伺服马达20的旋转量，从而进行工件W的圆周方向的分度。另外，主轴架12的轴承除了静液压轴承之外，也可以是空气轴承、支承轴承。
尾座14与主轴架12对置地配置在基座10上。在基座10的上表面设有未图示的引导面，尾座14能够移动地设置。尾座14由顶尖25支撑工件W的轴使其能够旋转自如。另外，在尾座14上，安装顶尖25的尾座套筒由轴承支撑。在本实施方式中，虽然是由主轴架12和尾座14支撑工件W的方式，但也可以取代尾座14，而采用不带有马达的轴承和卡盘构成的支撑机构。
以下，对往返架16加以说明。
往返架16包括能够在工件W的轴向上移动地设置在基座10上的滑鞍26。在该滑鞍26上设有能够在与工件W的轴向成直角的方向上移动的工作台28。在本实施方式的精密轧辊车床中，使滑鞍26进给的轴是Z轴，在滑鞍26上使工作台28进给的轴是X轴。而且，在该精密轧辊车床中，除了X轴、Z轴之外，在主轴架12上设有C轴，在设于工作台28上的刀具旋转架30上设有B轴，是共计四轴控制的工作机械。
图3表示刀具旋转架30。图4为以从基座10和滑鞍26上取下罩类后的状态表示刀具旋转架30的附图。本实施方式的刀具旋转架30包括旋转架主体31和顶板32。在顶板32上安装有安装了多个车刀的刀具架33，和铣刀心轴装置34。
在旋转架主体31的内部组装有内装型的伺服马达，构成用于对刀具架33的任意的车刀或者铣刀心轴装置34的铣刀进行分度的B轴。支撑顶板32的轴由该伺服马达驱动，顶板32能够旋转。
在顶板32的一侧安装有刀具架33，在靠近另一侧的位置上配置有铣刀心轴装置34。在这种情况下，铣刀心轴装置34由固定在刀具架33上的托架45支撑。刀具架33是大致半圆柱的刀具架，在周向上以规定的间隔排列有金刚石车刀36。在本实施方式中，金刚石车刀36为4个，通过使刀具架33与顶板32一起每次旋转60度而进行分度，但也有金刚石车刀为4个，每次旋转90进行分度等各种方式。在刀具架33的上表面设置有用于与铣刀心轴装置34的重量保持平衡的配重37。
以下，对铣刀心轴装置34加以说明。在图4中，该铣刀心轴装置34包括主体部34a，马达35，以及安装了铣刀39的铣刀保持架38。在主体部34a的内部，未图示的心轴由空气轴承支撑，该心轴被马达35直接驱动而高速旋转。安装在心轴前端的铣刀保持架38是用于增大圆周速度的圆板状的铣刀保持架。在该铣刀保持架38的外周部保持有一个由金刚石车刀构成的铣刀39。在这种情况下，铣刀心轴装置34将铣刀心轴支撑为与X轴方向和Z轴方向均为直角的姿势，使铣刀36在X-Z平面内高速旋转。安装在刀具架33上的金刚石车刀36的刀刃位于与铣刀39旋转的Z-X平面相同的平面内。
上述结构的刀具旋转架30如图4所示，由V字型的凸条构成的X轴引导面40在滑鞍26的上表面延伸，在该X轴引导面40上，构成了排列有由护圈保持的多个辊柱41的滚动引导面。同样，往返架16的滑鞍26被基座10上面的Z轴引导面42引导。该Z轴引导面42也成为排列有辊柱43的滚动引导面。
另外，使滑鞍26进给的Z轴进给驱动装置和使搭载了刀具旋转架30的工作台28进给的X轴进给驱动装置均由线性马达构成。附图标记44表示构成X轴进给驱动装置的线性马达的永久磁铁列，附图标记45表示与Z轴引导面42平行延伸的永久磁铁列。
本实施方式的精密轧辊车床如上所述构成，以下，对其作用和效果加以说明。
首先，对搭载在本实施方式的精密轧辊车床的往返架16上的刀具旋转架30的功能加以说明。
由于在该刀具旋转架30上，除了安装金刚石车刀36的刀具架33之外，还搭载有铣刀心轴装置34，所以通过使用B轴的分度功能，能够适当地分开使用刀具架33和铣刀心轴装置34，进行复合加工。
而且，铣刀心轴装置34具有马达35和空气轴承一体单元化的紧凑结构，向刀具架33上的设置容易，并且由配重37使重量平衡，在用B轴对刀具架33的刀具进行分度的情况下，不会产生误差。
通过如下所述分开地使用刀具旋转架30上的刀具架33和铣刀心轴装置34，自然能够在工件W上切削出纵槽(周向的槽)，并且对于横槽(轴向的槽)也能够进行高精度的加工。
首先，对在工件W上切削出纵槽的加工加以说明。
纵槽的加工与通常的轧辊车床相同。也就是说，用B轴对刀具架33的金刚石车刀36中使用的车刀进行分度。而且，通过主轴架12的伺服马达20使工件W旋转。这样一来，使工作台28在X轴方向上进给，用金刚石车刀36切入工件W，能够旋削出横槽。
如图5所示，例如在加工用于双面凸透镜成形用的模具的轧辊的情况下，每切削出一个纵槽50，使车刀36在Z轴方向上仅进给槽宽的量，同时切削出纵槽。
相对于此，在加工横槽的情况下，在刀具旋转架30上，用B轴对铣刀心轴装置34进行分度。而且，如图3所示，使铣刀心轴装置34的铣刀保持架38正对着工件W。另一方面，用主轴架12的C轴对应加工出工件W的横槽的周向的位置进行分度。
起动铣刀心轴装置34的马达35，如图6所示，使铣刀保持架38高速旋转，使铣刀39沿着X轴方向切入。而且，一边用Z轴使铣刀39进给一边切削出横槽52。这样一来，铣刀39断续地切削工件W，开出横槽52。
由于铣刀心轴装置34的铣刀保持架38高速旋转，所以能够给予铣刀37理想的切削速度(约300m/分钟)。这样一来，由于能够与因往返架16的能力而具有界限的Z轴进给速度无关地以必要的切削速度加工出横槽，所以不会象以往那样在往返架16的进给速度上具有界限而不能获得必要的切削速度，从而克服了不能够获得横槽的精密加工面的问题。
而且，由于与使进给速度为接近界限的高速的现有的轧辊车床相反，往返架16的Z轴进给以比较低的速度即可，所以抑制了Z轴的滚动引导面上的发热。这样一来，能够灵活地利用滚动引导的运动性能，防止因基座10或滑鞍26的热变形所引起的加工精度的降低。
如上所述，根据本实施方式的轧辊车床，由于横槽和纵槽均能够高精度地加工，所以能够进行在相同的轧辊上纵横向地加工出纵槽和横槽两者的轧辊加工。例如，能够实现十字双面凸透镜片成形用的模具、棱镜片成形用的模具等各种透镜片成形用的模具。
另外，在本实施方式的精密轧辊车床中，除了上述的说明之外，也能够使用刀具架33的金刚石车刀36，一边使往返架16在Z轴上进给一边在工件W上切削出横槽。
权利要求
1.一种精密轧辊车床，其特征是，包括基座；主轴架，设置在所述基座上，具有分度轴、即C轴，所述分度轴用卡盘保持轧辊形状的工件的一端，并且赋予该工件旋转，进行工件圆周方向的分度；尾座，与所述主轴架对置地配置在所述基座上，支撑所述工件的一端使其旋转自如；滑鞍，能够在所述工件的长度方向、即Z轴上移动地设置在所述基座上；工作台，能够在与所述工件的长度方向成直角的方向、即X轴上移动地设置所述滑鞍上；刀具旋转架，设置在所述工作台上，具有分度轴、即B轴；刀具架，安装有多个车刀，设置在所述刀具旋转架上；铣刀心轴装置，具有使铣刀旋转的铣刀心轴，设置在所述刀具架上。
2.如权利要求1所述的精密轧辊车床，其特征是，所述铣刀心轴装置由将所述铣刀保持在外周部的圆板状的铣刀保持架，内置有支撑所述铣刀心轴的的空气轴承的主体，以及直接驱动所述铣刀心轴的马达构成。
3.如权利要求2所述的精密轧辊车床，其特征是，所述铣刀心轴装置使所述铣刀在高度与所述刀具架的车刀相同的X-Z平面内旋转。
4.如权利要求1所述的精密轧辊车床，其特征是，所述刀具架具有大致半圆柱状的刀具架主体，在刀具架主体的周向上以规定的间隔安装有车刀。
5.如权利要求4所述的精密轧辊车床，其特征是，在所述刀具架主体上搭载有与铣刀心轴装置的重量平衡的配重。
6.如权利要求1所述的精密轧辊车床，其特征是，引导所述往返架的进给的Z轴引导面由在所述基座的上表面与Z轴平行地排列有多个辊柱的滚动引导面构成。
7.如权利要求1所述的精密轧辊车床，其特征是，X轴以及Z轴的进给驱动装置分别由线性马达构成。
全文摘要
本发明的精密轧辊车床包括基座(10)；主轴架(12)，设置在基座(10)上，具有分度轴(C轴)，用卡盘保持轧辊形状的工件的一端并赋予该工件旋转，进行工件圆周方向的分度；尾座(14)，与主轴架(12)对置地配置在基座(10)上；滑鞍(26)，设置在基座(10)上；工作台(28)，设置滑鞍(26)上；刀具旋转架(30)，设置在工作台(28)上，具有分度轴(B轴)；刀具架(33)，安装有多个车刀(36)，设置在刀具旋转架(30)上；铣刀心轴装置(34)，设置在刀具架(33)上。不仅能够在工件的外周面上高精度地加工出轴向的纵槽，对于长度方向的横槽也能够高精度地加工。
文档编号B23B21/00GK101062543SQ20071010196
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月27日 优先权日2006年4月27日
发明者秋山贵信 申请人:东芝机械株式会社