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特開2024-62792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
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024062792
(43)【公開日】2024-05-10
(54)【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
(51)【国際特許分類】
B23B 1/00 20060101AFI20240501BHJP
G05B 19/18 20060101ALI20240501BHJP
【ＦＩ】
B23B1/00 N
G05B19/18 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022170876
(22)【出願日】2022-10-25
(71)【出願人】
【識別番号】000000011
【氏名又は名称】株式会社アイシン
(71)【出願人】
【識別番号】000149066
【氏名又は名称】オークマ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078721
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 喜樹
(74)【代理人】
【識別番号】100121142
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 恭一
(72)【発明者】
【氏名】杉浦 健人
(72)【発明者】
【氏名】山田 敦也
(72)【発明者】
【氏名】田中（齊藤） 梓
【テーマコード（参考）】
3C045
3C269
【Ｆターム（参考）】
3C045AA10
3C045EA04
3C269AB02
3C269BB03
3C269CC01
3C269EF02
3C269EF25
3C269QB17
(57)【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
【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。
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。
【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。
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。
【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】
【特許文献1】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。
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。
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】
【図1】合成Ｙ軸付き旋盤の概略図である。
【図2】合成Ｙ軸の動作説明図である。
【図3】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。
【図4】合成Ｙ軸によるインサートの移動を示す説明図である。
【図5】（Ａ）（Ｂ）は不等径ワークの他の例を示す説明図である。
【図6】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。
【図7】（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。
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（ＸＯ、ＹＯ）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。
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（ＸＯ、ＹＯ）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】
この旋盤１を用いて本開示の第１の構成に係る不等径ワークの加工方法を説明する。図３（Ａ）に二点鎖線で示すように、不等径ワーク２０は、Ｚ軸方向へ延びる円柱状であるが、外径が軸方向全長に亘って等径とならず、軸方向の両端から中央部２１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形状となっている。
ここで使用される工具７は、図３（Ｂ）に示すように、Ｙ軸・Ｚ軸平面上で直線状に延びるインサート７ａを有している。旋盤１では、工具７を用いて、いわゆるハードスカイビング加工と称される加工方法と同様の加工を行う。すなわち、図３（Ａ）に示すように、ＮＣ装置１０は、加工プログラムに基づいて、全長に亘って等径となる円柱状のワークＷの接線方向に対してインサート７ａを所定角度傾斜させて、インサート７ａの一端側の加工開始点ａを、回転するワークＷの外周面に接触させる。そして、Ｙ軸及びＺ軸の指令により、インサート７ａを、矢印で示すようにＹ軸・Ｚ軸方向へ移動させながらワークＷとの接触点をインサート７ａに沿って他端側の加工終了点ｃまで移動させることで、ワークＷの外周面を全長に亘って旋削する。
ここで使用される工具７は、図３（Ｂ）に示すように、Ｙ軸・Ｚ軸平面上で直線状に延びるインサート７ａを有している。旋盤１では、工具７を用いて、いわゆるハードスカイビング加工と称される加工方法と同様の加工を行う。すなわち、図３（Ａ）に示すように、ＮＣ装置１０は、加工プログラムに基づいて、全長に亘って等径となる円柱状のワークＷの接線方向に対してインサート７ａを所定角度傾斜させて、インサート７ａの一端側の加工開始点ａを、回転するワークＷの外周面に接触させる。そして、Ｙ軸及びＺ軸の指令により、インサート７ａを、矢印で示すようにＹ軸・Ｚ軸方向へ移動させながらワークＷとの接触点をインサート７ａに沿って他端側の加工終了点ｃまで移動させることで、ワークＷの外周面を全長に亘って旋削する。
【0012】
このとき、中間点ｂが最小径の中央部２１となるようにワークＷに対して径方向内側にΔＸｉだけ切り込むことから、ＮＣ装置１０は、Ｘｓ軸の指令も行う。
図４に示すように、加工開始点ａを（Ｘｉ、Ｙｉ）、中間点ｂを（Ｘｉ’、Ｙｉ’）とすると、加工開始点ａから中間点ｂまでは、Ｙ方向のみに移動させる図２の場合と比較して、ΔＸｉの分の移動量が加わる。よって、Ｘｓ軸は、移動量（ＬＸｙ＋ΔＸｉ＝ＬＸｓ）でＸｓ－方向へ移動する。Ｙｓ軸は、図２と同様にＹｓ＋方向へ移動量ＬＹｓで移動する。よって、インサート７ａは、Ｙ＋及びＺ－方向へ移動しながらＸｓ－方向へΔＸｉだけ移動する。このΔＸｉがテーパ量となる。こうしてワークＷは、加工開始点ａから徐々に小径となるテーパ状に旋削され、中間点ｂで最小径となる。
図４に示すように、加工開始点ａを（Ｘｉ、Ｙｉ）、中間点ｂを（Ｘｉ’、Ｙｉ’）とすると、加工開始点ａから中間点ｂまでは、Ｙ方向のみに移動させる図２の場合と比較して、ΔＸｉの分の移動量が加わる。よって、Ｘｓ軸は、移動量（ＬＸｙ＋ΔＸｉ＝ＬＸｓ）でＸｓ－方向へ移動する。Ｙｓ軸は、図２と同様にＹｓ＋方向へ移動量ＬＹｓで移動する。よって、インサート７ａは、Ｙ＋及びＺ－方向へ移動しながらＸｓ－方向へΔＸｉだけ移動する。このΔＸｉがテーパ量となる。こうしてワークＷは、加工開始点ａから徐々に小径となるテーパ状に旋削され、中間点ｂで最小径となる。
【0013】
中間点ｂから加工終了点ｃ（Ｘｉ、Ｙｉ”）までは、Ｘｓ＋の指令が加わる。しかし、Ｘｓ軸は、Ｘｓ－方向への移動に変わりはなく、Ｙ方向のみに移動させる図２の場合と比較して、Ｘｓ＋側へのΔＸｉ分だけ移動量が少なくなる。すなわち、Ｘｓ軸の移動量は（ＬＸｙ－ΔＸｉ＝ＬＸｓ）となる。Ｙｓ軸は、Ｙｓ＋方向へ移動量ＬＹｓで移動する。よって、インサート７ａは、Ｙ＋及びＺ－方向へ移動しながらＸｓ＋方向へΔＸｉだけ移動する。こうしてワークＷは、加工終了点ｃへ向かうに従って徐々に大径となるテーパ状に旋削され、不等径ワーク２０が得られる。
【0014】
ここでのＸｓ軸は、加工開始点ａから中間点ｂへはＸｉ－方向、中間点ｂから加工終了点ｃへはＸｉ＋方向となって反転指令されてインサート７ａはＸｉ軸方向で往復移動しているものの、Ｘ軸送り機構の実際の送り方向は常にＸｓ－方向で、移動量が変化するのみとなっている。よって、往復移動がある中間点ｂでのＸ軸送り機構のバックラッシュが生じることはない。
なお、Ｘｓ軸の移動に際し、実際のＸｓ軸の送り速度が０となるとバックラッシュの影響を受けるため、実際のＸｓ軸の送り速度（Ｙ軸指令によるＸｓ軸の動作速度＋Ｘｉ軸指令によるＸｓ軸の動作速度）が０より大きくなるように加工プログラムを設定する必要がある。
また、Ｙ軸の移動速度は、一定速度としてもよいし、Ｘ軸送り機構の反転が発生しなければ一定速度でなくてもよい。
なお、Ｘｓ軸の移動に際し、実際のＸｓ軸の送り速度が０となるとバックラッシュの影響を受けるため、実際のＸｓ軸の送り速度（Ｙ軸指令によるＸｓ軸の動作速度＋Ｘｉ軸指令によるＸｓ軸の動作速度）が０より大きくなるように加工プログラムを設定する必要がある。
また、Ｙ軸の移動速度は、一定速度としてもよいし、Ｘ軸送り機構の反転が発生しなければ一定速度でなくてもよい。
【0015】
このように、上記形態の不等径ワーク２０の加工方法及び加工プログラムは、ワークＷを把持してＺ軸方向を軸線として回転する主軸８と、Ｚ軸方向へＺ軸送り機構を介して移動可能な往復台３（第１の移動体の一例）と、往復台３上でＺ軸と直交するＸｓ軸方向へＸ軸送り機構を介して移動可能な横送り台４（第２の移動体の一例）と、横送り台４上でＸｓ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刃物台５（第３の移動体）と、主軸８、Ｚ軸送り機構、Ｘ軸送り機構、Ｙｓ軸送り機構をそれぞれ制御するＮＣ装置１０（制御装置の一例）と、を含み、ＮＣ装置１０により横送り台４と刃物台５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５が、Ｚ軸及びＸｓ軸と直交するＹ軸方向へ移動可能な旋盤１を用いる。
そして、刃物台５に、Ｙ軸・Ｚ軸平面上で直線状に延びるインサート７ａ（刃先の一例）を有する工具７を装着し、主軸８に把持させた円柱状のワーク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軸方向及び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。
この構成によれば、両端部と中間部との外径が互いに異なる不等径ワーク２０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。
そして、刃物台５に、Ｙ軸・Ｚ軸平面上で直線状に延びるインサート７ａ（刃先の一例）を有する工具７を装着し、主軸８に把持させた円柱状のワーク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軸方向及び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。
この構成によれば、両端部と中間部との外径が互いに異なる不等径ワーク２０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。
【0016】
なお、上記形態では、全長に亘ってＶ字状にくびれる不等径ワークを加工する方法で説明しているが、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を加工する場合も同様である。
また、中央部がくびれる不等径ワークでなく、図５（Ａ）に示すように、両端から中央部２１へ向かうに従って徐々に大径となり、全長が逆Ｖ字状に膨出する不等径ワーク２０ａや、図５（Ｂ）に示すように、両端から中央部２１へ向かうに従って徐々に大径となり、全長が逆Ｕ字状に膨出する不等径ワーク２０ｂであっても本開示の適用は可能である。この場合、Ｘｉ軸の目標位置は、上記形態と逆にＸｉ＋方向からＸｉ－方向に反転指令されることになるが、実際の動作はＸｓ－方向のみとなる。Ｘｉ軸の目標位置が＋方向でもＹ軸の移動方向が変わらないのであれば、Ｘｓ軸の実際の動作はＸｓ－方向のみである。
上記形態では、Ｙ軸は＋方向に移動させているが、ワークや工具等の加工条件によっては、Ｙ軸を－方向に移動させて不等径ワークを加工してもよい。Ｙ軸の移動方向が－方向である場合は、実際のＸｓ軸方向の動作は＋方向のみとなる。
また、中央部がくびれる不等径ワークでなく、図５（Ａ）に示すように、両端から中央部２１へ向かうに従って徐々に大径となり、全長が逆Ｖ字状に膨出する不等径ワーク２０ａや、図５（Ｂ）に示すように、両端から中央部２１へ向かうに従って徐々に大径となり、全長が逆Ｕ字状に膨出する不等径ワーク２０ｂであっても本開示の適用は可能である。この場合、Ｘｉ軸の目標位置は、上記形態と逆にＸｉ＋方向からＸｉ－方向に反転指令されることになるが、実際の動作はＸｓ－方向のみとなる。Ｘｉ軸の目標位置が＋方向でもＹ軸の移動方向が変わらないのであれば、Ｘｓ軸の実際の動作はＸｓ－方向のみである。
上記形態では、Ｙ軸は＋方向に移動させているが、ワークや工具等の加工条件によっては、Ｙ軸を－方向に移動させて不等径ワークを加工してもよい。Ｙ軸の移動方向が－方向である場合は、実際のＸｓ軸方向の動作は＋方向のみとなる。
【0017】
そして、Ｙ軸の移動が＋方向となる上記形態において、Ｙ軸目標位置Ｙｉに対してＸｓ軸目標位置ＸｉがＹｉのＸｓ軸成分を越える場合、例えば、Ｘｉ＞Ｙｉ／tanθ（θはＹｓ軸の傾斜角度）となった場合、実際の動作でＸｓ軸の反転が発生するため、Ｘｉ＜Ｙｉ／tanθとなる範囲でΔＸｉ及びΔＹｉを移動させる必要がある。この範囲を、図３に示すように中央部がくびれる不等径ワークの残り半分、中間点ｂから加工終了点ｃへの移動をする場合で具体的に説明する。
まず、図６（Ａ）のパターン（Ａ１）に示すように、θが４５°であって、目標位置ｃの座標（Ｘｉ、Ｙｉ）が（４，５）である場合、 目標位置Ｘｉは＋であっても、ＬＸｓは－１となる。よって、ワークの外面はテーパとなる。
次に、パターン（Ａ２）のように目標位置ｃが（５，５）であると、ＬＸｓは０となり、送り速度も０となる。よって、この状態を境にしてＸｉ＜Ｙｉであれば、Ｘｓ軸の動作方向は－方向のままとなる。
よって、パターン（Ａ３）のように目標位置ｃが（６，５）、すなわち（Ｘｉ＞Ｙｉ）であると、ＬＸｓは＋１となり、反転することになる。
まず、図６（Ａ）のパターン（Ａ１）に示すように、θが４５°であって、目標位置ｃの座標（Ｘｉ、Ｙｉ）が（４，５）である場合、 目標位置Ｘｉは＋であっても、ＬＸｓは－１となる。よって、ワークの外面はテーパとなる。
次に、パターン（Ａ２）のように目標位置ｃが（５，５）であると、ＬＸｓは０となり、送り速度も０となる。よって、この状態を境にしてＸｉ＜Ｙｉであれば、Ｘｓ軸の動作方向は－方向のままとなる。
よって、パターン（Ａ３）のように目標位置ｃが（６，５）、すなわち（Ｘｉ＞Ｙｉ）であると、ＬＸｓは＋１となり、反転することになる。
【0018】
逆に、Ｙ軸の移動が－方向となる場合、Ｘｉ＜Ｙｉ／tanθとなった場合、実際の動作でＸｓ軸の反転が発生するため、Ｘｉ＞Ｙｉ／tanθとなる範囲でΔＸｉ及びΔＹｉを移動させる必要がある。
まず、図６（Ｂ）のパターン（Ｂ１）に示すように、θが４５°であって、目標位置ｃの（Ｘｉ、Ｙｉ）が（－４，－５）であると、目標位置Ｘｉは－であっても、ＬＸｓは＋１となる。よって、ワークの外面はテーパとなる。
次に、パターン（Ｂ２）のように目標位置ｃが（－５，－５）であると、ＬＸｓは０となり、送り速度も０となる。よって、この状態を境にしてＸｉ＞Ｙｉであれば、Ｘｓ軸の動作方向は＋方向のままとなる。
よって、パターン（Ｂ３）のように目標位置ｃが（－６，－５）、すなわち（Ｘｉ＜Ｙｉ）であると、ＬＸｓは－１となり、反転することになる。
まず、図６（Ｂ）のパターン（Ｂ１）に示すように、θが４５°であって、目標位置ｃの（Ｘｉ、Ｙｉ）が（－４，－５）であると、目標位置Ｘｉは－であっても、ＬＸｓは＋１となる。よって、ワークの外面はテーパとなる。
次に、パターン（Ｂ２）のように目標位置ｃが（－５，－５）であると、ＬＸｓは０となり、送り速度も０となる。よって、この状態を境にしてＸｉ＞Ｙｉであれば、Ｘｓ軸の動作方向は＋方向のままとなる。
よって、パターン（Ｂ３）のように目標位置ｃが（－６，－５）、すなわち（Ｘｉ＜Ｙｉ）であると、ＬＸｓは－１となり、反転することになる。
【0019】
さらに、上記形態では、ワークの中央部がくびれる或いは膨出する不等径ワークを説明しているが、くびれ或いは膨出部分が中央部から一方の端部寄りとなっている不等径ワークであっても本開示の採用による加工は可能である。すなわち、本開示での不等径ワークの中間部は、中央部に限定されない。
また、ワークの全体がくびれる或いは膨出する不等径ワークに限らず、ワークの中央部のみや端部寄りの一部が部分的にくびれる或いは膨出する不等径ワークも本開示の採用による加工は可能である。
同様に合成Ｙ軸付き加工装置の構成も上記形態の旋盤に限定されない。例えばワークと工具との位置関係が逆になるような装置であってもよい。
上記形態では、位置指令による加工動作を説明しているが、Ｘｓ＋方向では速度Ｖｘ＞０、Ｘｓ－方向ではＶｘ＜０を維持するのであれば、例えば速度指令による加工動作でも本開示は実現可能であり、具体的な指令の仕方は適宜変更して差し支えない。
また、ワークの全体がくびれる或いは膨出する不等径ワークに限らず、ワークの中央部のみや端部寄りの一部が部分的にくびれる或いは膨出する不等径ワークも本開示の採用による加工は可能である。
同様に合成Ｙ軸付き加工装置の構成も上記形態の旋盤に限定されない。例えばワークと工具との位置関係が逆になるような装置であってもよい。
上記形態では、位置指令による加工動作を説明しているが、Ｘｓ＋方向では速度Ｖｘ＞０、Ｘｓ－方向ではＶｘ＜０を維持するのであれば、例えば速度指令による加工動作でも本開示は実現可能であり、具体的な指令の仕方は適宜変更して差し支えない。
【符号の説明】
【0020】
１・・合成Ｙ軸付き旋盤、２・・ベッド、３・・往復台、４・・横送り台、５・・刃物台、６・・タレット、７・・工具、７ａ・・インサート、８・・主軸、９・・チャック、１０・・ＮＣ装置、１１・・プログラム解釈部、１２・・動作指令部、１３・・記憶部、、２０，２０ａ，２０ｂ・・不等径ワーク、２１・・中央部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】