CN102804088B - 机床 - Google Patents

Abstract

一种机床，具备：安装保持对工件（200）进行加工的工具（40）的第二工具安装部（37）；以使工具（40）的刀尖相对于工件（200）倾斜的方式使第二工具安装部（37）旋转的电机（53）；在进行工件（200）的加工时，使工具（40）以工具（40）的刀尖位于接近工件（200）的表面的加工待机位置（x2）的方式待机并使工具（40）从加工待机位置（x2）开始加工移动的控制单元（70），其中，控制装置（70）构成为包含加工待机位置修正单元，所述加工待机位置修正单元在基于电机（53）的旋转状态下使工具（40）在加工待机位置（x2）待机时，根据工具（40）的直径d和第二工具安装部（37）的旋转角度θ，将加工待机位置（x2）修正至修正后加工待机位置（x3），以便使工具（40）与工件（200）不发生干涉。

Description

机床

技术领域

本发明涉及机床。

背景技术

以往，车床等机床使切削加工用的车刀或钻孔加工用的钻头切削刃等工具与被主轴夹持的圆棒等加工对象物（工件）抵接，并对工件实施各种加工。

另外，上述机床中也存在如下构成的机床（例如，专利文献1），即：使工具安装部可围绕所谓的B轴（基于JIS）旋转，以便能够使用钻头切削刃那样的旋转工具并钻出沿着相对于工件的轴（与主轴延伸的方向一致）倾斜了90度之外的角度的孔等。

［专利文献1］：日本特开2002－154034号公报

然而，在利用上述机床加工工件时，通常地，不是使工具从远离工件的动作开始位置突然移动至加工工件的加工位置，而是使工具移动至工件的表面附近，并在该位置（加工待机位置）处暂时待机，然后使工具与工件抵接来开始实际的加工。

由于这样的加工待机位置越接近工件的表面，越能缩短加工周期，所以加工待机位置优选地尽可能地接近工件的表面。

然而，在以工具围绕B轴旋转的方式构成的机床中，当工具以旋转状态在加工待机位置待机时，尽管是处于实际加工的开始之前，但工具也有可能与工件发生干涉。

特别是，在将加工待机位置设定在非常接近工件的表面的位置的机床中，存在这种干涉的可能性显著地大的问题。

发明内容

本发明涉及的机床是这样一种机床，其中，以刀尖相对于加工对象物倾斜的方式可旋转地支承对所述加工对象物进行加工的工具，在所述工具进行所述加工对象物的加工时，以所述工具的刀尖位于接近所述加工对象物的表面的加工待机位置的方式使所述工具待机，使所述工具从所述加工待机位置开始移动并进行所述加工对象物的加工，所述机床的特征在于，所述机床设置有加工待机位置修正单元，在使所述工具以旋转状态在所述加工待机位置待机时，所述加工待机位置修正单元根据所述工具的直径和工具的旋转角度来修正所述加工待机位置，以使所述工具与所述加工对象物不发生干涉。

根据本发明，能够防止因工具的旋转导致的在加工待机位置处的工具的干涉，而不严重损害加工周期。

附图说明

图1是简略表示作为本发明涉及的机床的自动车床的立体图。

图2是表示在与xz平面平行的面且通过主轴的面中的工具和工件的位置关系（动作开始位置、加工位置）的示意图。

图3是相当于图2的平面图，是表示加工待机位置的说明图。

图4是表示因加工待机位置上的工具的旋转而使工具与工件发生干涉的状态的说明图。

图5是表示在动作开始位置的方向上使加工待机位置后退了的状态的说明图。

图6是表示加工待机位置上的工具的旋转状态的图，分别地，（a）表示旋转角度小，（b）表示旋转角度大。

图7是表示控制装置根据控制程序执行的步骤的流程图。

图8是表示控制装置根据控制程序而被视作硬件的构成的框图。

具体实施方式

以下，根据图示的实施例说明用于实施本发明的方式。

〔实施例〕

图1表示作为本发明涉及的机床的一个实施方式的自动车床100。

所述自动车床100在床身10上设置有主轴台20，所述主轴台20以可绕轴线自由旋转驱动的方式支承主轴21，所述主轴21夹持作为加工对象物的一例的细长圆棒状的工件200。所述主轴台20可沿着与主轴21的轴线方向相同方向的z轴直线滑动。

在床身10上固定地设置有用于支承导套31的导套支承台30。

导套31以允许工件200沿着z轴直线移动、围绕z轴旋转的方式对工件200进行引导。

在导套支持台30的与朝向主轴台20的面相反一侧的面上，安装有沿着与z轴横向正交的x轴延伸的x滑轨32。

底座部件33可自由滑动地安装在该x滑轨32上。

底座部件33通过电机在x滑轨32上沿x轴移动。

在底座部件33的与朝向主轴台20的面相反一侧的面上，设置有沿着与z轴及x轴正交的y轴延伸的y滑轨34。

安装保持有多个工具40（41、42、…、46、…）的刀具台35滑动自如地安装在所述y滑轨34上。

所述刀具台35通过电机在y滑轨34上沿Y轴移动。

与现有技术相同，刀具台35能够藉由x滑轨32和y滑轨34，相对于导套支承台30，而在x轴方向和y轴方向上任意移动。

刀具台35具备安装保持有沿着x轴排列的多个工具40的第一工具安装部36（工具安装部）以及安装保持有沿着y轴排列的多个工具的第二工具安装部37（工具安装部）。

这些第一工具安装部36和第二工具安装部37根据工具40的种类（例如，刀具等切削工具）来固定地保持被分别配置在所述第一工具安装部36和第二工具安装部37上的各个工具40，或者围绕工具40的直径中心旋转自如地保持各个工具40（例如，立铣刀或铰刀、钻头切削刃等切削刀具）。

第二工具安装部37可相对于第一工具安装部36旋转自如地安装在第一工具安装部36上，因此可使被保持安装在第二工具安装部37上的各个工具40能够围绕与y轴平行的B轴旋转。

在刀具台35上设置有使第二工具安装部37转动的电机（旋转单元）53。通过所述电机53的驱动，使第二工具安装部37转动，并使安装保持在第二工具安装部37上的各个工具40围绕B轴旋转。

通过刀具台35的移动，能够选择被安装保持在第一工具安装部36或第二工具安装部37上的多个工具40中的任意一个。

通过刀具台35的移动和主轴21的移动，选择任意一个工具40，借此来加工从导套31向刀具台35一侧突出的工件200的一部分。

在加工时，第二工具安装部37围绕B轴旋转，由此，被保持安装在第二工具安装部37上的工具40（立铣刀41、钻头切削刃42等）相对于工件200的轴线倾斜成90度之外的角度，并能够实施钻出相对于工件200的轴线以除90度之外的角度延伸的孔等的加工。

刀具台35和主轴20（各个电机）以及第二工具安装部37（电机53），通过由NC装置构成的控制装置（控制单元）70（参照图8）进行驱动控制。

所述控制装置70以NC程序作为控制程序，并根据所述控制程序执行工件200的加工。

控制装置70在加工工件200时，选择工具40（例如，立铣刀41），之后移动选择的工具40，使其暂时停止（待机）在下列位置，即如图2所示，使所选择的工具40的刀尖（正交于工具40的轴线且通过工具40的刀尖的直线与工具40的轴线相交叉的点C）位于，脱离工件200的动作开始位置x0（用实线表示）与接触工件200表面开始实际加工的加工位置x1（用双点划线表示）之间的、如图3所示的接近工件200表面的加工待机位置x2，之后进行对工件200的加工。

但是，如图4所示，在使第二工具安装部37围绕B轴旋转（参照图2）而选择了安装在第二工具安装部37上的工具40的情况下，加工待机位置x2被设定为工具40接近工件200的表面的位置，且接近至近乎发生干涉程度的位置。

另外，由于仅工具40在加工待机位置x2与动作开始位置x0之间移动，所以使刀具台35以比较高速的进给速度快速前进或后退。

从加工待机位置x2通过加工位置x1的加工移动的速度是工具40的进给速度（切进速度），并且所述加工移动速度是根据工件200的材质或主轴21的转速、工件200与工具40的刀尖的接触角度、切削油的温度等而被预先确定为比快速进给速度低的速度。

控制装置70根据加工的需要，使第二工具安装部37围绕B轴在角度0〔度〕～90〔度〕的范围内旋转。

如果使第二工具安装部37围绕B轴旋转来选择被安装保持在所述第二工具安装部37上的工具40，则在正交于工具40的轴线且通过刀尖的直线与工具40的外周缘相接的部分K（参照图4）处，工具40有可能与工件200的表面发生干涉。

因此，控制装置70在使第二工具安装部37围绕B轴旋转来进行加工时，为了未然地避免在加工待机位置x2上的工具40与工件200的干涉，设定为如图5所示那样，将加工待机位置x2修正为在x轴方向上远离工件200的修正后加工待机位置x3（作为加工待机位置修正单元76（参照图8）而发挥作用）。

控制装置70根据所述工具40的直径d来确定使加工待机位置x2后退的量（修正量）。具体而言，可以适用工具40的直径d的一半即d/2作为所述修正量△x（＝x2－x3）。

由于所述自动车床100能够使第二工具安装部37围绕B轴以角度θ（＝0〔度〕～90〔度〕）旋转，所以在工具40旋转角度θ＝90〔度〕时，只要工具40的刀尖中心与工件200之间的距离为从加工待机位置x2沿x轴方向离开相当于工具40的半径量（d/2）的距离，工具40和工件200的表面就不会发生干涉。

因此，针对在第二工具安装部37不旋转状态（旋转角度θ＝0〔度〕）下预先设定的基准的加工待机位置x2，对应于旋转角度θ超过0〔度〕直至90〔度〕的所有各旋转角度，将沿x轴方向后退相当于工具40的直径d的二分之一长度d/2后的位置作为修正后加工待机位置x3（＝x2－△x），由此，对于角度90〔度〕以内的任意的旋转角度θ〔度〕，均能够防止工具40和工件200的干涉，无需针对每个旋转角度都计算修正量△x。

由于修正后加工待机位置x3并非是使原先的成为基准的加工待机位置x2大幅后退的位置，所以并不严重损害加工周期（不会大幅地延长加工周期）。

另外，如上所述，本实施方式的自动车床100是由所述控制装置70所读入的控制程序进行控制的所谓NC机床，因此安装有各个工具40的第一工具安装部36中的安装位置、第二工具安装部37中的安装位置、工具的种类、直径d以及长度等被存储在控制装置70中。

所述控制装置70在依照控制程序进行工件200的加工（各个电机的驱动控制）时，在选择任一个工具40且所述工具40围绕B轴旋转时，控制装置70（工具直径获取单元的一部分）读出所述工具40的直径d并获取工具40的直径，并计算出修正后加工待机位置x3，然后控制刀具台35使工具40的刀尖的点C移动至修正后加工待机位置x3，使工具40在围绕B轴旋转的状态下在修正后加工待机位置x3处待机。

然后，使工具40的刀尖的点C从修正后加工待机位置x3移动，通过工具40进行加工。

如上所述，根据本实施方式涉及的自动车床100，控制装置70获得工具40的直径d，根据所获得的工具40的直径d，将加工待机位置x2修正至修正后加工待机位置x3，以使工具40和工件200不发生干涉，因此能够防止工具40（正交于工具40的轴线且通过刀尖的直线与工具40的外周缘相接的部分K）与工件200的干涉。

与现有技术相同，由于使工具40在接近工件200的位置（修正后加工待机位置x3）处暂时停止，所以不会严重损害加工周期，而且能够防止在由工具40的旋转所造成的在该位置上的工具40与工件200的干涉。

另外，如钻头等情形，在工具40的刀尖相对于工具40的外周缘突出的情况下，能够防止在正交于工具40的轴线且通过刀尖的直线与外周缘的延长线相交叉的部分处发生与工件200的干涉，所以能够防止工具40与工件200的干涉。

在本实施方式的自动车床100中，在工具40不进行围绕B轴的旋转的情况下，控制装置70不进行上述的加工待机位置x2的修正。

本实施方式的自动车床100仅在因围绕B轴的旋转而有可能发生工具40与工件200的干涉的情况下进行加工待机位置x2的修正，由此，在不会发生干涉（不进行围绕B轴的旋转）的情况下，就不进行加工待机位置x2的修正，由此在不进行围绕B轴的旋转时，还能够防止加工周期的极其微小的延长。

虽然本实施方式的自动车床100应用了工具40的直径d的1/2作为控制装置70设定的修正量△x，但在能够围绕B轴旋转的旋转角度θ的最大限度不到90〔度〕，即角度θmax（＜90）〔度〕时，也可以根据工具40的直径d和可旋转角度的最大限度θmax〔度〕，将修正量△x设为（d/2）×sinθmax（△x＝（d/2）×sinθmax），以便使工具40旋转至所述的可旋转范围的最大限度的角度θmax〔度〕的状态下，将加工待机位置x2修正至工具40不会与工件200发生干涉的位置。

在上述实施方式中，由于可旋转角范围的最大限度θmax为90〔度〕，所以sinθmax等于1，修正量△x变为工具40的直径d的1/2（＝d/2），但在可旋转角范围的最大限度θmax不到90〔度〕的自动车床100中，不是将修正量△x增大至d/2而是将修正量△x设定为上述的（d/2）×sinθmax，由此能够可靠地防止工具40与工件200的干涉，所以能够将修正量△x抑制在必要的最小限度，也能够将加工周期的增大量抑制在必要的最小限度。

如图6（a）、6（b）所示，通过工具40的旋转使工具40靠近工件200的量，随工具40的直径d和工具40的旋转角度θ而变化。

仅通过以与工具40的直径d和工具40的旋转角度θ相对应的量来修正加工待机位置x2，就能够将修正量△x确定为极其精密的适当的值。

作为这样的修正量△x，能够应用根据工具的直径d和工具40的旋转角度θ计算出的值d×（sinθ）/2，以便使直径d的工具40不与工件200发生干涉。

控制装置70将该值d×（sinθ）/2设定为修正量△x，据此，在直径d的工具40围绕B轴旋转角度θ时，自动车床100能够根据旋转角度θ，用不使工具40与工件200发生干涉的必要的最小限度的修正量，来修正加工待机位置x2。

上述的实施方式的自动车床100中的控制装置70在根据控制程序而存在使所选择的工具40围绕B轴旋转的指令的情况下，在所选择的工具40在加工待机位置x2待机时，通过执行下述步骤（1）～（3）（参照图7）来修正加工待机位置x2。

（1）获取工具40的直径d的工具直径获取步骤。

（2）修正后加工待机位置计算步骤，其中，根据所获得的工具40的直径d和旋转角度θ，利用运算式△x＝d/2或运算式△x＝（d/2）×sinθ来计算出修正量△x，并根据所计算出的修正量△x和加工待机位置x2，由运算式x3＝x2－△x计算出修正后加工待机位置x3。

（3）将加工待机位置x2替换为修正后加工待机位置x3的加工待机位置修正步骤。

根据使控制装置70执行步骤（1）～（3）的控制程序，如图7所示，控制装置70在所选择的工具40在加工待机位置x2待机时，获得针对所选择的工具40的围绕B轴的旋转角度θ（S1），判断是否有旋转的指令（是否旋转角度θ＝0〔度〕）（S2），在有围绕B轴旋转的指令的情况下（旋转角度θ＝0〔度〕之外的情况），由工具直径获取步骤获得工具40的直径d（S3），由修正后加工待机位置计算步骤计算出修正后加工待机位置x3（S4），由加工待机位置修正步骤将加工待机位置x2替换为修正后加工待机位置x3（S5），并使工具40移动至所述替换后的修正后加工待机位置x3。

另一方面，在是否有旋转指令的判断（S2）中，在没有围绕B轴旋转的指令的情况下（旋转角度θ＝0〔度〕的情况），使工具40移动至加工待机位置x2，而不修正加工待机位置x2（S6）。

根据读入该控制装置70的控制程序，也可以将上述的控制装置70视作硬件。

控制装置70通过所读入的控制程序，作为下述单元（11）～（16）（参照图8）进行工作。

即，控制装置70作为下述单元工作，即

（11）工具选择单元71，从多个工具40中选择对工件200进行加工的一个工具40；

（12）存储单元73，针对每个工具40，存储每个工具40的直径d；

（13）工具直径获取单元72，从存储单元获得所选择工具40的直径d；

（14）旋转加工判断单元75，根据所获得的旋转角度θ判断是否有针对工具40的围绕B轴的旋转（旋转角度θ是否为0〔度〕以外）；

（15）修正后加工待机位置计算单元74，在所述旋转加工判断单元76的判断结果为有旋转时，根据由工具直径获取单元72获得的工具的直径d和由旋转加工判断单元76所获得的旋转角度θ，计算出修正量△x，并根据所算出的修正量△x和加工待机位置x2，计算出修正后加工待机位置x3；

（16）加工待机位置修正单元76，将加工待机位置x2置换为修正后加工待机位置x3。

通过使控制装置70作为（11）～（16）的各个单元进行工作的控制程序，控制装置70构成能够执行图7所示步骤的硬件。

Claims (3)

1.一种机床，其可旋转地支承对加工对象物进行加工的工具，使工具的刀尖相对于所述加工对象物倾斜，

在利用所述工具进行所述加工对象物的加工时，使所述工具的刀尖位于接近所述加工对象物的表面的加工待机位置，即使所述工具待机，之后使所述工具从所述加工待机位置开始移动，借此进行所述加工对象物的切削加工，所述机床的特征在于，

具备：

保持所述工具的工具安装部；以及

使所述工具安装部旋转的旋转单元，

利用所述旋转单元使工具安装部旋转的方式，构成使所述工具旋转的结构，

所述机床设置有加工待机位置修正单元，所述加工待机位置修正单元使处在旋转状态的所述工具进入所述加工待机位置待机时，根据所述工具的直径和工具的旋转角度来修正所述加工待机位置，以使所述工具与所述加工对象物不发生干涉。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述工具以正交于所述工具的轴线且通过所述工具的刀尖的直线与所述工具的轴线相交叉的点位于所述加工待机位置的方式待机，

所述工具以所述工具的轴线相对于与所述加工对象物的加工面正交的方向倾斜的方式被旋转支承，

所述加工待机位置修正单元针对各个旋转角度，将所述加工待机位置在与所述加工对象物的加工面正交且从所述加工对象物离开的方向上修正所述工具的直径的二分之一的长度。

3.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述工具以正交于所述工具的轴线且通过所述工具的刀尖的直线与所述工具的轴线相交叉的点位于所述加工待机位置的方式待机，并且

所述工具以所述工具的轴线相对于与所述加工对象物的加工面正交的方向倾斜的方式被旋转支承，

所述加工待机位置修正单元将所述加工待机位置在与所述加工对象物的加工面正交且从所述加工对象物离开的方向上修正将所述工具的直径的1/2乘以所述工具的所述旋转角度的正弦值的距离。