專利名稱：高精度加工裝置及渦旋渦卷體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高精度并且在短時間內(nèi)將工件加工成各種形狀(如角、面、圓筒)的加工裝置。特別地，本發(fā)明涉及用于渦旋壓縮機的渦旋葉片或渦旋渦卷的曲面加工中，備置了修正起因于切削抗力或磨削抗力的工具變形(如彎曲)的方法的加工裝置。本發(fā)明還涉及，能夠在要求高精度的圓筒度和直線性，特別長孔的內(nèi)面磨削加工中利用的、具有修正工具產(chǎn)生的變形(如彎曲)的裝置的內(nèi)面加工裝置。
背景技術(shù)：
以前，渦旋壓縮機所使用的渦旋葉片利用自動換刀數(shù)字控制機床進行制造。近來，按照一邊回轉(zhuǎn)工件一邊沿著內(nèi)旋基準圓直線移動工具的方式(同時兩軸加工)來加工渦旋葉片。該同時兩軸加工的例子，公開于例如特開平6-028812號和特公平2-41847號公報。
可是，對工件磨削加工長孔時，在使長孔的中心軸與磨床的工件回轉(zhuǎn)軸一致的狀態(tài)下，以該工件回轉(zhuǎn)軸為中心回轉(zhuǎn)工件。此時，使砂輪介入該砂輪的軸和主軸轉(zhuǎn)子之間而高速回轉(zhuǎn)，然后，一邊向長孔的半徑方向外側(cè)移動砂輪一邊磨削工件。同時，使砂輪沿著回轉(zhuǎn)軸移動。
而且，即使在利用自動換刀數(shù)字控制機床(加工中心)加工而且同時兩軸加工的情況下，在加工渦旋壓縮機所用的渦旋葉片的曲面時，在刀尖受到切削抗力或磨削抗力時，使一端(刀尖和相對側(cè)的端部)保持懸臂狀態(tài)的工具彎曲。而且，由于該彎曲工具的刀尖與預(yù)先決定的對應(yīng)于內(nèi)旋線的切削或磨削位置不吻合，所以對應(yīng)于基準軸的渦旋葉片曲面的角度不準。不僅工具而且工件或渦旋葉片也由于切削抗力和磨削抗力而彎曲，成為其加工精度低下的原因。
為了解決這些問題，本申請人在特開平5-57518號中，公開了預(yù)先求得刀尖的變形量，通過相對于工件刀尖的移動消除工具的變形來對工具刀尖進行整形。
但是，渦旋葉片的曲面根據(jù)地點不同而曲率半徑不同。因此，在渦旋葉片的曲面加工中的工具彎曲和工具彎曲根據(jù)加工位置而變化。觀察工件的變形，加工曲率半徑小的中心部分時，變形小。但是加工曲率半徑大的外周部分時，工件的變形量變大。另一方面，觀察工具的變形，在加工渦旋葉片的內(nèi)向面(朝向半徑方向內(nèi)側(cè)的面)時與加工外向面(朝向半徑方向外側(cè)的面)時，變形的方向相反。
但是，加工渦旋葉片中心部分的內(nèi)向面時，工具和工件的接觸長度長，加工抗力變大，所以工具彎曲大。而且，若加工位置向半徑方向外側(cè)移動，則接觸長度變短，彎曲減少。另一方面，加工渦旋葉片的外向面時，工具和工件的接觸長度更短，加工抗力更小，工具變形更少。由上可見，理想的工具形狀相應(yīng)于渦旋葉片的加工點而變化。
而且，為了盡可能提高加工精度，考慮降低相對于工件的工具移動速度，或者如特開平2-41846號記載的那樣，加長工件和工具的接觸長度而減緩工件的回轉(zhuǎn)速度。但是與此相應(yīng)的是不能縮短加工時間，導致作業(yè)能力低下。
在特開平8-318418號中，備置凸輪和凸輪從動子，靠伺服馬達的驅(qū)動力使凸輪動作，由此提出使柔韌的耳軸變形后使主軸盒回轉(zhuǎn)的驅(qū)動系統(tǒng)，但是認為該驅(qū)動系統(tǒng)其耳軸部分剛性低不適于高速加工。
另一方面，在磨削長孔的內(nèi)面時，因為砂輪軸非常長，成為越向里長孔內(nèi)徑越小的錐狀，存在所謂圓筒、直線的形狀精度低下的問題。為了解決該問題，方法是故意使砂輪軸或工件軸傾斜工具彎曲度大小(例如特開昭61-252064號、特開昭62-166955號公開的方法)，但是在來回移動中存在轉(zhuǎn)軸主軸角度調(diào)整的應(yīng)答性和分解能的問題。而且，如特開平1-240267號公開的那樣，也有利用磁軸承使轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸傾斜的方法，但是存在成本非常高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決上述問題，其解決方法見以下內(nèi)容。
具體的說，本發(fā)明的第一方面的特征是，在進行加工工件內(nèi)面的加工裝置中，涉及共計4個軸即工件內(nèi)面壁深度方向的Z軸、與該Z軸直交的上述工具進給方向的X軸、與上述Z軸和X軸直交的Y軸、平行于上述Z軸的工件軸C軸，上述工件和工具至少相對于上述X軸和Z軸的2軸方向可以相對移動，可以同時控制該至少相對于2軸的該相對移動，為了修正伴隨加工條件變化的加工誤差，在細小到秒(角度)單位的分解能下，在上述工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸之間可以相對回轉(zhuǎn)，即使在加工時工件和工具之間相對移動時，其相對回轉(zhuǎn)軸的中心軸與加工點之間也沒有相對移動。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一種加工裝置，通過使保持的工件和處于與上述工件相對的位置被保持在轉(zhuǎn)軸主軸上做規(guī)定回轉(zhuǎn)的工具之間相對運動，進行工件加工，其特征在于，涉及共4個軸工件內(nèi)面壁的深度方向的Z軸、直交于該Z軸的工具進給方向的X軸、直交于上述Z軸和X軸的Y軸、平行于上述Z軸的工件軸C軸，上述工件和工具相對于至少上述X軸和Z軸2個軸可以相對移動，可以同時控制該工件和工具相對于可以上述相對移動的至少2個軸的相對移動，為了修正伴隨著加工條件變化的加工誤差，上述工件和上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸之間可以相對回轉(zhuǎn)，上述相對回轉(zhuǎn)的中心軸與加工點之間沒有相對移動。
加工裝置的其他方面，也可以是，用來修正上述加工誤差的工件和轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸的相對回轉(zhuǎn)，也可以是以平行于X軸的A軸與平行于Y軸的B軸兩軸為中心的相對回轉(zhuǎn)。
加工裝置的其他方面最好是，在以上述A軸和B軸2軸為中心的相對回轉(zhuǎn)中，一個軸的相對回轉(zhuǎn)驅(qū)動工件一側(cè)，另一個軸的相對回轉(zhuǎn)驅(qū)動轉(zhuǎn)軸主軸一側(cè)。
本發(fā)明的其他形式的加工裝置是加工渦旋葉片的加工裝置，涉及3個軸渦卷體溝深方向的Z軸、與該Z軸直交的工具進給方向的X軸、與上述Z軸和X軸直交的Y軸，上述工件和工具至少可以相對于上述X軸和Z軸相對移動，可以同時控制上述X軸方向的相對移動和上述工件軸C軸(與Z軸平行的軸)回轉(zhuǎn)至少2軸的動作，為了修正伴隨加工條件變化的加工誤差，在細小到秒(角度)單位的分解能下，在上述工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸之間可以相對回轉(zhuǎn)，即使在加工時工件和工具之間相對移動時，其相對回轉(zhuǎn)軸的中心B軸(與Y軸平行的軸)與加工點之間也沒有相對移動。
本發(fā)明的一種加工裝置，通過使保持于工件轉(zhuǎn)軸上做規(guī)定回轉(zhuǎn)的工件和處于與上述工件相對的位置保持在至少1個轉(zhuǎn)軸主軸上做規(guī)定回轉(zhuǎn)的至少一個工具之間相對移動，加工渦旋葉片，其特征在于，涉及共計3個相互直交的軸渦卷體溝深方向的Z軸、直交于該Z軸的工具進給方向的X軸、直交于上述Z軸和X軸的Y軸，上述工件和工具可以相對于至少上述X軸和Z軸相對移動，上述X軸方向的相對移動、和上述工件軸即C軸-平行于Z軸的軸的回轉(zhuǎn)相對于至少2個軸的動作可以同時控制，為了修正伴隨加工條件變化的加工誤差，在上述工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸之間，可以以B軸-平行于Y軸的軸為中心相對回轉(zhuǎn)，即使在工件和工具間相對移動時，上述相對回轉(zhuǎn)的中心即B軸與加工點之間也沒有相對移動。
本發(fā)明的其他方面是，通過向工件圓筒軸Z軸方向來回移動、向與該軸直交上述圓筒半徑方向X軸方向進給，由此進行工件內(nèi)面磨削的加工裝置中，為了修正伴隨加工條件變化的加工誤差，在細小到秒(角度)單位的分解能下，在上述工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸之間可以相對回轉(zhuǎn)，即使在加工時工件和工具之間相對移動時，其相對回轉(zhuǎn)軸的中心B軸與加工點之間也沒有相對移動。
加工裝置的其他方面較好的是，具有設(shè)置在固定轉(zhuǎn)軸主軸的主軸臺和支持該主軸臺的臺板之間的、使上述主軸臺可以以上述B軸為中心回轉(zhuǎn)的支持的回轉(zhuǎn)導向部分、對上述旋轉(zhuǎn)導向部分支持的主軸臺施與回轉(zhuǎn)驅(qū)動力的致動器、監(jiān)視上述B軸中心的旋轉(zhuǎn)量的傳感器、含有上述旋轉(zhuǎn)量基準值的數(shù)據(jù)保存部分、以上述數(shù)據(jù)保存部分含有的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)控制上述旋轉(zhuǎn)量的反饋回路。
加工裝置的其它方面較好的是，對上述轉(zhuǎn)軸主軸臺施與回轉(zhuǎn)驅(qū)動力的致動器是采用壓電元件、磁致伸縮元件、馬達回轉(zhuǎn)驅(qū)動的進給螺旋機構(gòu)、或者是進行馬達回轉(zhuǎn)驅(qū)動的凸輪機構(gòu)。
加工裝置的其它方面較好的是，上述旋轉(zhuǎn)量的基準值的數(shù)據(jù)保存部分含有下面的任一個在各加工位置的加工誤差補正量即B軸中心的旋轉(zhuǎn)量、在各加工開始后經(jīng)過時間中的B軸中心的旋轉(zhuǎn)量、相對于轉(zhuǎn)軸主軸馬達電流的工具變形量和與其對應(yīng)的B軸中心的旋轉(zhuǎn)量、相對于工具或轉(zhuǎn)軸主軸旋轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)角的工具變形量和與其對應(yīng)的B軸中心的旋轉(zhuǎn)量、或者相對于轉(zhuǎn)軸主軸的動力的工具變形量和與其對應(yīng)的B軸中心的旋轉(zhuǎn)量，通過比較計算這些數(shù)據(jù)和對應(yīng)于此在加工中輸入的數(shù)據(jù)，來控制上述工件轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)軸主軸旋轉(zhuǎn)軸的相對旋轉(zhuǎn)量。
本發(fā)明的一種加工裝置，對于保持在工件轉(zhuǎn)軸上做規(guī)定回轉(zhuǎn)的圓筒狀工件的內(nèi)面，使用處于與上述工件相對的位置被保持在轉(zhuǎn)軸主軸上做規(guī)定回轉(zhuǎn)的磨削工具，向上述工件圓筒的軸的Z軸方向來回移動、和向直交于上述Z軸的上述圓筒半徑方向的X軸方向進給，由此進行內(nèi)面加工，其特征在于，為了修正伴隨加工條件變化的加工誤差，在上述工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸之間，可以以B軸-平行于Y軸的軸為中心相對回轉(zhuǎn)，即使在工件和工具間相對移動時，上述相對回轉(zhuǎn)的中心即上述B軸與加工點之間也沒有相對移動。
加工裝置的其它方面較好的是，根據(jù)與上述數(shù)據(jù)保存部分中含有的數(shù)據(jù)進行比較計算，以規(guī)定的頻率測定加工的工件，根據(jù)該測定結(jié)果逐次更新在上述數(shù)據(jù)保存部分中含有的數(shù)據(jù)。
加工裝置的其他方面較好的是，在修正上述加工抗力引起的工具彎曲時，附加上述工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸的B軸中心的相對回轉(zhuǎn)，還具有修正該B軸回轉(zhuǎn)中心和轉(zhuǎn)軸主軸偏差引起的X軸方向誤差的裝置。
加工裝置的其他方面較好的是，在上述工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)的相對回轉(zhuǎn)中的B軸回轉(zhuǎn)中心軸，在加工點群或從加工點群偏置工具半徑大小之內(nèi)而配置。
加工裝置的其他方面較好的是，上述工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸的B軸中心的相對回轉(zhuǎn)中的回轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳送方向，為B軸中心圓的接線方向。
加工裝置的其他方面較好的是，在安裝工件轉(zhuǎn)軸的工件臺側(cè)，設(shè)置驅(qū)動和控制上述工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸之間的B軸中心的相對回轉(zhuǎn)的上述機構(gòu)，使工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸相對于上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸以B軸為中心回轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的一種渦旋渦卷體，用于渦旋壓縮機中，其特征在于在所述渦旋渦卷體的側(cè)面內(nèi)、作為向著渦卷中心的面的內(nèi)向面和成為所述內(nèi)向面的里側(cè)面的外向面中的任一面或兩面，在從所述渦旋渦卷體中心部至外周部的所述側(cè)面的加工期間，由所述渦旋渦卷體與加工工具的回轉(zhuǎn)軸相對回轉(zhuǎn)而形成。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)一般的渦旋加工機器的斜視圖。
圖2是表示渦旋葉片概況的正面圖。
圖3是表示渦旋形狀的位置與曲率半徑及接觸長度之間的關(guān)系圖。
圖4是比較根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的加工和基于本發(fā)明的加工的說明圖。
圖5是表示本發(fā)明實施例的加工裝置的平面圖。
圖6是在圖5中表示的加工裝置的側(cè)面圖。
圖7是在圖5中表示的加工裝置的背面圖。
圖8是表示本發(fā)明其他實施例的加工裝置的平面圖。
圖9是在圖8中表示的加工裝置的側(cè)面圖。
圖10是在圖8中表示的加工裝置的背面圖。
圖11是表示本發(fā)明其他實施例的加工裝置的平面圖。
圖12是在圖11中表示的加工裝置的側(cè)面圖。
圖13是在圖11中表示的加工裝置的背面圖。
圖14表示以X座標信號為基準演算B軸回轉(zhuǎn)量的方式的方塊圖。
圖15表示以啟動信號為起點演算B軸回轉(zhuǎn)量的方式的方塊圖。
圖16表示根據(jù)馬達電流演算B軸回轉(zhuǎn)量的方式的方塊圖。
圖17表示根據(jù)扭轉(zhuǎn)角演算B軸回轉(zhuǎn)量的方式的方塊圖。
圖18表示根據(jù)切削磨削動力演算B軸回轉(zhuǎn)量的方式的方塊圖。
圖19是數(shù)據(jù)保存部分更新方法的流程圖。
圖20表示不同B軸回轉(zhuǎn)中心位置的平面圖。
圖21是表示以驅(qū)動力傳送方向為接線方向的本發(fā)明裝置實施例的平面圖。
圖22表示現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)面磨床的斜視圖。
圖23表示內(nèi)面磨床的長孔工件和砂輪關(guān)系的說明圖。
圖24表示本發(fā)明其他實施例的加工裝置的側(cè)面圖。
具體實施例方式
實施例1對于3軸式渦輪加工機器和渦輪葉片的概況，參照圖面進行說明。圖1表示加工渦輪葉片的一般的渦輪加工機器。工件1通過工件轉(zhuǎn)軸2被保持，使以C軸為中心回轉(zhuǎn)成為可能。工件轉(zhuǎn)軸2設(shè)置在工件轉(zhuǎn)軸臺3上，可以朝Y軸方向移動渦旋內(nèi)旋形的基礎(chǔ)圓大小的距離。
工具5與工件1相對而配置。保持工具5的轉(zhuǎn)軸主軸6被固定在滑動臺7上。在臺座上安裝使向渦旋溝深方向或Z軸方向的移動成為可能的Z軸工作臺8、在其上配置使向X軸方向的移動成為可能的X軸工作臺9，在9之上配置滑動臺7。但是，在工件1和工具5之間，工件轉(zhuǎn)軸2的Y軸方向的動作的組合，可以向相互直交的X軸、Y軸和Z軸方向分別相對移動。加工時，工具5和轉(zhuǎn)軸主軸6一邊回轉(zhuǎn)一邊向Z軸方向前進直至渦旋溝深，通過與工件轉(zhuǎn)軸2的C軸回轉(zhuǎn)同期的X軸方向的進給移動，來加工渦旋葉片的側(cè)面。
圖2表示渦旋葉片10。渦旋葉片10一般是內(nèi)旋形狀，具有內(nèi)向面12和外向面14。一邊使內(nèi)旋曲線的基礎(chǔ)圓的接線表面向箭頭15的方向直線運動一邊進行切削或磨削加工的工具5、和與該直線運動同期的工件10向箭頭16方向回轉(zhuǎn)，由此進行該內(nèi)旋形狀的成形。
從圖2表示的渦旋形狀可知，工具5與工件10的回轉(zhuǎn)同期并從其內(nèi)周移動到外周期間，在各點的曲率半徑慢慢變大。將其表示在方塊圖中，在圖3中，渦旋位相角和曲率半徑的關(guān)系以方塊圖中的直線表示。在該方塊圖中，用點線表示的是工件10和工具5的接觸長。從這可知的是，接近于渦旋的內(nèi)周部分，曲率半徑越小的位置，接觸長和加工抗力越大。如上所述，在以懸臂方式支持工具的圖1的加工裝置中，加工抗力的變動使加工精度有大的變動。
將其模式地示于圖4，表示從Y軸方向可見的工件10和轉(zhuǎn)軸主軸6和工具5。圖4(A)是以前的加工方式，其中轉(zhuǎn)軸6與工件10的回轉(zhuǎn)軸C平行，工具5由于加工抗力而彎曲。該彎曲在渦旋的曲率半徑小的工件中心部(圖的下側(cè))處大。其結(jié)果是渦旋葉片10的內(nèi)向面和外向面不平行且不成直線，如圖所示渦旋葉片的壁厚不均一。與此相反，如圖4(B)所示的那樣，通過組合加工負荷的變動來控制轉(zhuǎn)軸主軸6和工件10的相對角度，修正工具的變形量，作為結(jié)果保持相對于Z軸的渦旋葉片的兩面平行，可以得到所希望的內(nèi)旋形狀。
下面，對于本發(fā)明加工裝置的實施例，用圖面進行說明。從圖5到圖7，不僅表示本發(fā)明加工裝置的第1個實施例，而且較好地利用于渦旋加工裝置中。在圖5中，工件1固定于未圖示的工件轉(zhuǎn)軸上，可以以C軸為中心回轉(zhuǎn)。工具5被支持在轉(zhuǎn)軸主軸6上。轉(zhuǎn)軸主軸6安裝在轉(zhuǎn)軸主軸臺17上。加工時，通過轉(zhuǎn)軸主軸6的驅(qū)動而回轉(zhuǎn)的工具5，沿Z軸方向前進與工件1接觸，然后達到渦旋溝深后，基于與C軸回轉(zhuǎn)同期的X軸方向的工件1和工具5的相對移動，加工渦旋葉片的曲面。
為了防止與工具5的加工抗力相應(yīng)的現(xiàn)實的加工位置從目的加工位置偏移，使配備轉(zhuǎn)軸主軸6的轉(zhuǎn)軸主軸臺17，相對于支持主軸臺17的臺板18，以B軸為中心回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，修正因加工抵抗產(chǎn)生的工具5的彎曲，將工具5送入工件1，由此設(shè)計該加工機器。因此，通過在以B軸為中心的圓上形成的軌道狀回轉(zhuǎn)導軌部分20，限制半徑方向的移動，利用安裝在轉(zhuǎn)軸主軸臺17上的壓電元件或者磁致伸縮元件22驅(qū)動該主軸臺17。用位移傳感器24檢出以B軸為中心的主軸臺17的回轉(zhuǎn)量，插入A/D變換回路25，送到個人計算機(パソコン)26中。個人計算機26計算檢出的回轉(zhuǎn)量和預(yù)先輸入到該個人計算機26中的輸入目標位置之差，輸出對應(yīng)于此差的信號。從個人計算機26輸出的信號介入D/A變換回路27，用放大器28放大。而且對應(yīng)于放大信號的電壓外加到壓電元件或磁致伸縮元件22上。
在這里，因為位移傳感器24和壓電元件或磁致伸縮元件以閉環(huán)回路被接線，所以用位移傳感器24的分解能控制B軸的回轉(zhuǎn)精度。而且，因為用壓電元件或磁致伸縮元件22驅(qū)動主軸臺17，所以可以高速應(yīng)答，能夠確保驅(qū)動機構(gòu)的高剛性。該機構(gòu)的角度修正，保持細小到秒單位的分解能。再者，設(shè)計成加工中工件1和工具5相對移動，或者在它們之間以及加工點和B軸回轉(zhuǎn)中心之間不發(fā)生相對移動。因此工具5的移動的同時B軸也移動，如此構(gòu)成本發(fā)明。
具體地說，在本實施例中，配備壓電元件或磁致伸縮元件22兩個，得到與驅(qū)動方向無關(guān)的高應(yīng)答性。在圖6中，作為限制回轉(zhuǎn)方向的機構(gòu)，使用回轉(zhuǎn)導軌部分20和一起配置于回轉(zhuǎn)中心的銷21，或者限于用回轉(zhuǎn)導軌部分20限制以B軸為中心的半徑方向的移動，未必需要該銷21。相反地，若有銷21，則限制半徑方向移動的回轉(zhuǎn)導軌部分20不必要，單單支持轉(zhuǎn)軸主軸臺6使其回轉(zhuǎn)移動也可以。在本說明書中，回轉(zhuǎn)導軌部分20含有任一種形式。根據(jù)本實施例，例如以圖1所示的加工機器為基礎(chǔ)機器，將使上述B軸中心的回轉(zhuǎn)成為可能的機構(gòu)安裝在渦旋葉片上，由此可以得到使高精度形狀成形(直角、直線、圓、平面等)的加工機器。
實施例2從圖8到圖10表示本發(fā)明加工裝置的第2個實施例。在圖8中，使加工工件1的工具5回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸主軸6安裝在轉(zhuǎn)軸主軸臺17上。為了以B軸為中心相對于臺板18回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸主軸臺，在利用回轉(zhuǎn)導軌部分20控制主軸臺17半徑方向的動作的狀態(tài)下，進給絲杠31和馬達32對主軸臺17施加回轉(zhuǎn)力。因為回轉(zhuǎn)量微小，所以可以使用直線驅(qū)動的進給絲杠31。用位移傳感器24檢出以B軸為中心的主軸臺17的回轉(zhuǎn)量，介入A/D變換回路25，送到個人計算機26。個人計算機(パンコン)26計算檢出的回轉(zhuǎn)量和保存在該個人計算機26中的目標位移量之差，輸出對應(yīng)于該差的信號。從個人計算機26輸出的信號，介入D/A變換回路27，用放大器28放大。而且相應(yīng)于放大的信號馬達32回轉(zhuǎn)進給絲杠31。
因為位移傳感器24的輸出和馬達32的回轉(zhuǎn)量成為閉環(huán)回路，所以用位移傳感器24的分解能控制以B軸為中心的回轉(zhuǎn)的精度。而且，若用DC伺服馬達32控制進給絲杠31的回轉(zhuǎn)量，則高速應(yīng)答是可能的，該驅(qū)動機構(gòu)為高剛性。該機構(gòu)的角度修正，保持分解能細小到秒單位。加工中工件1和工具5相對移動，或者在它們之間以及在加工點和B軸回轉(zhuǎn)中心之間都沒有構(gòu)成相對移動。
由此，組合加工負荷的變動，通過控制轉(zhuǎn)軸主軸3的回轉(zhuǎn)位置，可以修正工具的變形量。其結(jié)果是，得到對應(yīng)于加工點而加工抗力有變化，連渦旋葉片這樣復雜的形狀都可以高精度加工。如上所述，根據(jù)本實施例，例如以圖1所示的加工機器作為基礎(chǔ)機器，轉(zhuǎn)軸主軸臺17安裝以B軸為中心的回轉(zhuǎn)的機構(gòu)，由此可以得到使高精度形狀(直角、直線、圓、平面)成形的加工機器。而且，本實施例與實施例1相比，驅(qū)動的控制速度慢，而修正控制的回轉(zhuǎn)角度范圍變大。
實施例3從圖11到13表示本發(fā)明加工裝置的第3個實施例。與上述實施例相同的部分使用同一符號，其說明部分省略。在本實施例中，如圖11所示的那樣，在利用回轉(zhuǎn)導軌部分20控制主軸臺17半徑方向的動作的狀態(tài)下，馬達32的回轉(zhuǎn)經(jīng)過凸輪傳送到作用件37上，以B軸為中心回轉(zhuǎn)主軸臺17。再者，彈簧等反力件38配置在凸輪36的相對側(cè)。因而，通過適度調(diào)整反力件38和凸輪36，可以對作用件37施加預(yù)壓，轉(zhuǎn)軸主軸臺17以B軸為中心平滑回轉(zhuǎn)。
與上述實施例同樣，利用傳感器監(jiān)視和采用個人計算機演算的前提下，若用DC伺服馬達控制凸輪36的回轉(zhuǎn)位置，則可以高速應(yīng)答。而且通過使用反力件38，得到該驅(qū)動機構(gòu)的高剛性。用本實施例的機構(gòu)的修正與上述實施例相同，保持細小到秒單位的角度分解能。在加工中工件1和工具5相對移動，或者兩者間和加工點和B軸回轉(zhuǎn)中心之間沒有相對移動。將上述機構(gòu)安裝到渦旋加工機器上，可以成形高精度的形狀(直角、直線、圓、平面等)。本實施例與最初的實施例比較，控制速度慢，修正控制機構(gòu)小并且實現(xiàn)便宜。
實施例4對于本發(fā)明的實施例4，參照圖14進行說明。本實施例，在從實施例1到實施例3表示的配備以B軸為中心回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸主軸的機構(gòu)的加工裝置中，以來自加工機器本體的X座標值信號為基準來演算并控制其B軸中心的回轉(zhuǎn)量。
在該加工裝置中，在個人計算機內(nèi)部的比較演算部中，輸入來自于機械本體的X坐標信號(方塊41)和來自于位移傳感器24的信號(方塊42)。在這里，所謂X坐標信號表示以工件1的回轉(zhuǎn)中心C軸為原點的、轉(zhuǎn)軸主軸的X軸方向移動量。利用設(shè)計于機械本體的傳感器檢出。來自于位移傳感器24的信號表示與轉(zhuǎn)軸主軸臺17的位移傳感器24的距離。在數(shù)據(jù)保存部(方塊44)中預(yù)先保存對應(yīng)于各X坐標的轉(zhuǎn)軸主軸臺17的B軸中心的預(yù)定回轉(zhuǎn)量。在比較演算部中，首先根據(jù)在數(shù)據(jù)保存部中預(yù)先保存的上述數(shù)據(jù)和上述輸入的X坐標信號(方塊43)，在方塊45算出渦旋葉片內(nèi)旋曲線現(xiàn)在位置的B軸中心的回轉(zhuǎn)量。然后，在方塊46，基于來自于位移傳感器24的信號，使用B軸和位移傳感器的設(shè)置位置所決定的變換系數(shù)，算出現(xiàn)在的轉(zhuǎn)軸主軸臺17的位移量。
然后，在方塊47，基于算出的B軸回轉(zhuǎn)量和來自位移傳感器24的信號求出與轉(zhuǎn)軸主軸臺的位移量之差。在方塊48，算出對應(yīng)于該差的驅(qū)動輸出(驅(qū)動量)，在方塊49，把對應(yīng)于該驅(qū)動輸出的信號輸入到驅(qū)動壓電元件或磁致伸縮元件、或者進給絲杠或凸輪的馬達等致動器中。通過該輸入信號驅(qū)動致動器，轉(zhuǎn)軸主軸以B軸為中心回轉(zhuǎn)。通過轉(zhuǎn)軸主軸的回轉(zhuǎn)，位移傳感器24的輸出信號變化。使用該變化后的位移傳感器24的輸出信號(方塊42)和X坐標信號(方塊43)，修正驅(qū)動輸出(方塊45-48)，以上的處理在加工結(jié)束前被實時控制。
實施例5參照圖15說明本發(fā)明實施例5。本實施例，在配備了實施例1-3所示的以B軸為中心回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸主軸的機構(gòu)的渦旋加工裝置中，以來自于加工機器本體的起始信號為起點演算并控制該B軸中心的回轉(zhuǎn)量。
在該加工裝置中，在個人計算機內(nèi)部的比較演算部輸入來自于機械本體的起始信號(方塊51)和來自于位移傳感器24的信號(方塊42)。這里，所謂起始信號表示開始加工渦旋葉片時的信號，基于該信號開始內(nèi)部計時器的時間測定。在數(shù)據(jù)保存部(方塊53)中，預(yù)先保存以時間為變量的轉(zhuǎn)軸主軸臺17的B軸中心的規(guī)定回轉(zhuǎn)量。在比較演算部，首先根據(jù)預(yù)先保存在數(shù)據(jù)保存部的上述數(shù)據(jù)和內(nèi)部計時器的時間(方塊52)和加工條件參數(shù)(方塊54)，在方塊55算出現(xiàn)在加工位置的B軸中心回轉(zhuǎn)量。然后，在方塊56，基于來自位移傳感器24的信號，使用B軸和位移傳感器的設(shè)置位置所決定的變換系數(shù)，算出現(xiàn)在轉(zhuǎn)軸主軸臺17的位移量。
接著，在方塊57，基于算出的B軸回轉(zhuǎn)量和來自于位移傳感器24的信號求出與轉(zhuǎn)軸主軸臺的位移量之差。在方塊58，算出對應(yīng)于該差的驅(qū)動輸出(驅(qū)動量)，在方塊49將對應(yīng)于該驅(qū)動輸出的信號輸入到壓電元件等致動器中。利用該輸入信號驅(qū)動致動器，轉(zhuǎn)軸主軸以B軸為中心旋轉(zhuǎn)。通過轉(zhuǎn)軸主軸的回轉(zhuǎn)，位移傳感器24的輸出信號變化。使用該變化后的位移傳感器24的輸出信號(方塊42)和內(nèi)部時間值(方塊52)，修正驅(qū)動輸出(方塊55-58)。以上的處理在加工結(jié)束前被實時控制。
實施例6參照圖16說明本發(fā)明實施例6。本實施例，在配備了實施例1-3所示的以B軸為中心回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸主軸的機構(gòu)的渦旋加工裝置中，根據(jù)轉(zhuǎn)軸主軸6的馬達電流演算控制以該B軸為中心的轉(zhuǎn)軸主軸的回轉(zhuǎn)量。
在該加工裝置中，在個人計算機內(nèi)部的比較演算部輸入來自于機械本體的起始信號(方塊61)和來自于位移傳感器24的信號(方塊42)。這里，所謂驅(qū)動電流信號表示流入驅(qū)動加工渦旋葉片的轉(zhuǎn)軸主軸的馬達的電流大小，用安裝于機械本體的電流計檢出。在數(shù)據(jù)保存部(方塊63)中，基于對應(yīng)于馬達電流值的加工負荷和從該加工負荷演算的工具變形量，預(yù)先保存轉(zhuǎn)軸主軸臺17的B軸回轉(zhuǎn)量數(shù)據(jù)。在比較演算部，首先根據(jù)預(yù)先保存在數(shù)據(jù)保存部的上述數(shù)據(jù)和馬達電流(方塊62)，在方塊65算出現(xiàn)在加工位置的B軸中心回轉(zhuǎn)量。然后，在方塊66，基于來自于位移傳感器24的信號，使用B軸和位移傳感器的設(shè)置位置所決定的變換系數(shù)，算出現(xiàn)在轉(zhuǎn)軸主軸臺17的位移量。
接著，在方塊67，求出基于算出的B軸回轉(zhuǎn)量和來自位移傳感器24的信號的轉(zhuǎn)軸主軸臺的位移量之差。在方塊68，算出對應(yīng)于該差的驅(qū)動輸出(驅(qū)動量)，在方塊49把對應(yīng)于該驅(qū)動輸出的信號輸入到壓電元件等致動器中。用該輸入信號驅(qū)動致動器，轉(zhuǎn)軸主軸以B軸為中心回轉(zhuǎn)。利用轉(zhuǎn)軸主軸的回轉(zhuǎn)，位移傳感器24的輸出信號改變。使用該變化后的位移傳感器24的輸出信號(方塊42)和馬達電流(方塊62)，修正驅(qū)動輸出(方塊65-68)，以上的處理在加工結(jié)束前受實時控制。
實施例7參照圖17說明本發(fā)明實施例7。本實施例，在配備了實施例1-3所示的以B軸為中心回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸主軸的機構(gòu)的渦旋加工裝置中，根據(jù)工具5或轉(zhuǎn)軸主軸6的扭轉(zhuǎn)角來演算控制以該B軸為中心的轉(zhuǎn)軸主軸的回轉(zhuǎn)量。
在該加工裝置中，在個人計算機內(nèi)部的比較演算部輸入來自于機械本體的扭矩傳感器的信號(方塊71)和來自于位移傳感器24的信號(方塊42)。這里，來自于扭矩傳感器的信號是求出的工具或者轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸的扭轉(zhuǎn)角的信號，用利用激光的光彈性測定法等的扭矩傳感器檢測。在數(shù)據(jù)保存部中(方塊73)，基于對應(yīng)于上述扭轉(zhuǎn)角的加工負荷和從該加工負荷演算的工具變形量，預(yù)先保存轉(zhuǎn)軸主軸臺17以B軸為中心的回轉(zhuǎn)量的數(shù)據(jù)。在比較演算部，首先根據(jù)數(shù)據(jù)保存部預(yù)先保存的上述數(shù)據(jù)和扭轉(zhuǎn)角(方塊72)，算出在方塊75現(xiàn)在加工位置以B軸為中心的回轉(zhuǎn)量。然后，在方塊76基于來自于位移傳感器24的信號，使用B軸和位移傳感器的設(shè)置位置所決定的變換系數(shù)，算出現(xiàn)在轉(zhuǎn)軸主軸臺17的位移量。
接著，在方塊77，求出基于算出的B軸回轉(zhuǎn)量和來自于位移傳感器24的信號的轉(zhuǎn)軸主軸臺的位移量。在方塊78，算出對應(yīng)于該差的驅(qū)動輸出(驅(qū)動量)，在方塊49將對應(yīng)于該驅(qū)動輸出的信號輸入到壓電元件等致動器中。利用該輸入信號驅(qū)動致動器，轉(zhuǎn)軸主軸以B軸為中心回轉(zhuǎn)。通過轉(zhuǎn)軸主軸的回轉(zhuǎn)，位移傳感器24的輸出信號改變。使用該變化后的位移傳感器24的輸出信號(方塊42)和扭轉(zhuǎn)角(方塊72)，修正驅(qū)動輸出(方塊75-78)。以上的處理在加工結(jié)束之前受實時控制。
實施例8參照圖18說明本發(fā)明實施例8。本實施例，在配備了實施例1-3所示的以B軸為中心回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸主軸的機構(gòu)的渦旋加工裝置中，根據(jù)加工中的切削磨削動力來演算控制以該B軸為中心的轉(zhuǎn)軸主軸的回轉(zhuǎn)量。
在該加工裝置中，在個人計算機內(nèi)部的比較演算部中，輸入來自于機械本體動力計的信號(方塊81)和來自位移傳感器24(方塊42)的信號。這里，所謂來自動力計的信號，表示渦旋葉片加工中切削磨削動力的大小，即加工抗力的大小，利用設(shè)置于轉(zhuǎn)軸主軸臺下部的壓電元件內(nèi)藏的動力計檢出。在數(shù)據(jù)保存部(方塊83)，基于從加工抗力演算的工具變形量，預(yù)先保存轉(zhuǎn)軸主軸臺17的B軸回轉(zhuǎn)量的數(shù)據(jù)。在比較演算部，首先根據(jù)數(shù)據(jù)保存部預(yù)先保存的上述數(shù)據(jù)和加工抗力(方塊82)，在方塊85算出渦旋葉片的內(nèi)旋曲線現(xiàn)在加工位置的B軸中心回轉(zhuǎn)量。然后，在方塊86基于來自位移傳感器24的信號，用B軸和位移傳感器的設(shè)置位置所決定的變換系數(shù)，算出現(xiàn)在的轉(zhuǎn)軸主軸臺17的位移量。
接著，在方塊87，基于算出的B軸回轉(zhuǎn)量和來自位移傳感器24的信號，求出與轉(zhuǎn)軸主軸臺的位移量之差。在方塊88，算出對應(yīng)于該差的驅(qū)動輸出(驅(qū)動量)，在方塊49將對應(yīng)于該驅(qū)動輸出的信號輸入到壓電元件等致動器中。用該輸入信號驅(qū)動制動器，轉(zhuǎn)軸主軸以B軸為中心回轉(zhuǎn)。通過轉(zhuǎn)軸主軸的回轉(zhuǎn)，位移傳感器24的輸出信號改變。用該變化后的位移傳感器24的輸出信號(方塊42)和加工抗力(方塊82)，修正驅(qū)動輸出(方塊85-88)。以上的處理在加工結(jié)束之前受實時控制。
實施例9參照圖19說明本發(fā)明實施例9，該實施例，在演算以B軸為中心的轉(zhuǎn)軸主軸的回轉(zhuǎn)量的圖14到圖18(實施例5-8)的方式中，為了使起因于工具磨耗或工具加工性能偏差等加工精度的不穩(wěn)定因素的影響變小，用圖所示的順序更新數(shù)據(jù)保存部。
在圖中，在方塊91，以B軸為中心的轉(zhuǎn)軸主軸的回轉(zhuǎn)量以控制的狀態(tài)進行渦旋加工。其后，方塊92測定取決于渦旋表面的地點的直線性。方塊93比較其測定結(jié)果和上次進行的測定結(jié)果，在兩者間有規(guī)定值以上的變化時，在方塊94更新登錄到比較演算部的數(shù)據(jù)。若變化在規(guī)定值以下，在方塊91基于以前的數(shù)據(jù)保存部繼續(xù)加工。
例如，剛加工后的測定結(jié)果和上次進行的測定結(jié)果相比較，兩者間具有在規(guī)定值以上的變化時，意味著對應(yīng)于實施例5-8的各基準值(X坐標、時間值、馬達電流、扭轉(zhuǎn)角、加工抗力等)的B軸中心的回轉(zhuǎn)量不適當。但是，具有這樣規(guī)定值以上的變化時，通過將對應(yīng)于上述變化的規(guī)定修正系數(shù)放入到各對應(yīng)的B軸回轉(zhuǎn)量中，進行數(shù)據(jù)保存部數(shù)據(jù)的更新。更新后，使用更新的數(shù)據(jù)，用方塊91指示再次加工，在方塊92對于該加工結(jié)果進行測定。該利用反饋的數(shù)據(jù)更新，在加工缺乏穩(wěn)定性時有必要連續(xù)進行，加工穩(wěn)定性良好時可以間歇地進行。
以上用實施例4-9說明的工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和工具轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸之間以B軸為中心的相對回轉(zhuǎn)，可以在工序(加工)中進行該控制，但是同樣可以在工序后的控制。
實施例10對于本發(fā)明實施例10，參照圖20進行說明。在配置了以B軸為中心回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸主軸的機構(gòu)的實施例1-9渦旋加工裝置中，由于B軸的偏差使內(nèi)旋的形狀精度低下。為了防止這樣，有必要適當配置B軸。
圖20是，一邊在加工點群A-A線上向X軸方向進給用轉(zhuǎn)軸主軸6驅(qū)動的工具5，一邊從Y軸方向觀察到的加工工件1的狀況。在圖中，作為銷21位于回轉(zhuǎn)中心23的狀況，該回轉(zhuǎn)中心23有在(a)的加工點群上(圖A-A線上)的情況，在(b)的工具外的情況，在(c)的工具內(nèi)的情況三種。僅工具5存在使角精度低下的加工抗力造成的彎曲時，即其他元件的剛性較工具5的剛性大時，若(a)的加工點群A-A上配置回轉(zhuǎn)中心23，則內(nèi)旋曲線的形狀精度不低下。但是，轉(zhuǎn)軸主軸6的剛性或工件1的剛性較工具5的剛性不特別大時，理想的回轉(zhuǎn)中心23的位置從加工點群A-A上偏離一些。若考慮得到的加工精度，則認為該偏離量最大是工具直徑的一半就足夠了。
即使已知理想的回轉(zhuǎn)中心位置，在確定B軸回轉(zhuǎn)中心的銷21的設(shè)置中也會產(chǎn)生偏差。此時構(gòu)成問題的特別是X軸方向的偏差。但是該銷21在X軸方向的位置有偏差，限于高精度維持在銷21和轉(zhuǎn)軸主軸臺17之間的直角度，可以向NC加工機器的加工程序預(yù)先加入其X軸方向偏差部分的修正而消除掉。但是即使銷21在X軸方向有偏差，若其偏差在規(guī)定的范圍內(nèi)，則可以得到規(guī)定的高精度的內(nèi)旋形狀、高精度的直角度。
上述規(guī)定范圍，用加工程序修正X軸方向的偏差時，若偏差的范圍在工具直徑大小的一半之內(nèi)，則B軸的回轉(zhuǎn)中心在哪里都可以修正，能夠達到高精度。
實施例11對于本發(fā)明實施例11，參照圖21進行說明。本實施例，在配置使轉(zhuǎn)軸主軸以B軸為中心回轉(zhuǎn)的機構(gòu)的圖5-13的渦旋加工裝置中，涉及用B軸的回轉(zhuǎn)來回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸主軸的驅(qū)動傳送。在圖中，為了以B軸的回轉(zhuǎn)來回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸主軸6，必須對其回轉(zhuǎn)方向施與驅(qū)動力。為了高效率傳送該驅(qū)動力，在徑向的軸96上配置安裝在轉(zhuǎn)軸主軸臺17上的作用板95，在徑向軸96的垂直方向和回轉(zhuǎn)圓弧98的接線方向配置壓電元件等直動致動器97。通過這樣的配置，由于驅(qū)動力在以B軸為中心的圓的接線方向上起作用，轉(zhuǎn)軸主軸高效率回轉(zhuǎn)。其他回轉(zhuǎn)構(gòu)造或反饋方法與其他實施例相同。但是，在可以采用回轉(zhuǎn)范圍小、用直動致動器97來樞軸式驅(qū)動作用板95的形式的情況下，通過使用回轉(zhuǎn)致動器，使用這樣的直動致動器便宜并緊湊。
實施例12本發(fā)明加工軸角度修正機構(gòu)適于內(nèi)面磨床，對于實施例12進行說明。圖22是一般的內(nèi)面磨床的斜視圖。該磨床配有使圓筒狀的工件101回轉(zhuǎn)的工件轉(zhuǎn)軸102、可以向直交于工件中心軸的方向(X軸方向)移動的X軸工作臺103、使工具105回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸主軸106、向工件101的軸方向(Z方向)來回移動的Z軸工作臺107。加工時，使工件101和工具105回轉(zhuǎn)，一邊用X軸工作臺103使工件101的內(nèi)面向半徑方向(X軸方向)外側(cè)切入，一邊用Z軸工作臺使工具105在工件101的軸方向(Z軸方向)來回移動。
用該加工裝置，加工圖23所示的圓筒工件101時，可以發(fā)現(xiàn)，以前因為工具105的彎曲，工具105向Z軸方向(從圖的右向左)移動，加工的內(nèi)側(cè)圓筒面直徑變小成錐狀，圓筒度低下。為了應(yīng)付這種情況，以圖22所示的磨床作為基礎(chǔ)機器，把圖5-13所示的機構(gòu)安裝在Z軸工作臺107上，基于圖14-19的方法，通過在工序(加工)中或工序(加工)后對以B軸為中心的轉(zhuǎn)軸主軸的回轉(zhuǎn)量進行修正控制，高精度得到目的形狀。
B軸位置偏差使長孔的圓筒的加工精度低下。為了防止這種情況，有必要適當配置B軸。與實施例10相同轉(zhuǎn)軸主軸臺的回轉(zhuǎn)中心位置即該B軸，與實施例10說明的相同，最好是在加工點群上，或其附近配置。但是，如實施例10說明的那樣，即使回轉(zhuǎn)中心位置有偏差，若是用X軸和Z軸兩軸控制能夠加工的基礎(chǔ)機器，則可以使X軸方向的偏差用加工程序進行修正。由此可以高精度加工圓、平面、圓筒。
在配備轉(zhuǎn)軸主軸以B軸為中心回轉(zhuǎn)的機構(gòu)的磨削加工裝置中，驅(qū)動該B軸回轉(zhuǎn)的驅(qū)動力的傳送方向，為實施例11所示的B軸回轉(zhuǎn)的接線方向，由此配置，可以高效率傳送該驅(qū)動力。
實施例13參照圖24說明本發(fā)明實施例13。在此之前的實施例中，以B軸為中心的工件和轉(zhuǎn)軸主軸之間的相對回轉(zhuǎn)，是相對于固定的工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸使轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)。在本實施例中，相對于固定的轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸來使工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸側(cè)回轉(zhuǎn)。
如上所述，相對回轉(zhuǎn)的B軸中心，位于加工點群上或偏離加工點群最大值為工具半徑大小的位置。加工中B軸和加工點之間不能相對移動。在加工渦旋葉片的此前的實施例中，因為轉(zhuǎn)軸主軸的移動進行X軸方向的進給，所以在轉(zhuǎn)軸主軸臺上設(shè)置B軸回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機構(gòu)來避免上述相對移動。
在本實施例中，在工件臺側(cè)設(shè)置X軸方向的進給機構(gòu)，由此以B軸的旋轉(zhuǎn)來回轉(zhuǎn)工件，不發(fā)生上述B軸和加工點之間的相對移動。圖24表示其結(jié)構(gòu)，工件臺3安裝在工件臺座121上。工件臺3被支持在工件臺座121上可以沿X軸方向(垂直于圖面的方向)移動。通過該X軸方向的移動，得到加工時必要的X軸方向的進給。工件臺座121與在其下支持工件臺座121的臺板123之間，與上述實施例說明的相同，設(shè)置支持工件臺座121的回轉(zhuǎn)導向部20，使工件臺座121可以以B軸為中心回轉(zhuǎn)，使該工件臺座121可以回轉(zhuǎn)必要的量。在這樣構(gòu)成的情況下，即使工件1和工具5對應(yīng)于加工的進展沿X軸方向相對移動，B軸和加工點之間的相對移動也可消除。驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)，可以與回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸主軸的上述實施例完全相同。
構(gòu)成本實施例的優(yōu)點，特別是在配備多個轉(zhuǎn)軸主軸的加工裝置等中，由于也可以回轉(zhuǎn)比轉(zhuǎn)軸主軸臺輕的工件臺，所以可以使回轉(zhuǎn)機構(gòu)小型化。加工渦旋時，可以用同一基座(ベツド)的工件臺3，進行以C軸(工件回轉(zhuǎn)軸)為中心的回轉(zhuǎn)和向X軸方向進給的2軸控制，精度管理容易。
為了在內(nèi)面磨削加工裝置上適用該結(jié)構(gòu)，必須消除加工點和B軸之間的相對移動。對此，如利用圖22所示的磨削加工裝置，則通過使Z軸方向的進給機構(gòu)從轉(zhuǎn)軸主軸臺107向工件臺103移動，可以消除這樣的相對移動。
實施例14說明本發(fā)明實施例14。對于渦旋加工，此前說明了一邊回轉(zhuǎn)工件1一邊使工具5向X軸方向移動來加工渦旋溝(槽)的情況。此時，因為工具5和工件1的彎曲方向為同一方向(X軸方向)，所以可以以B軸(平行于Y軸的軸)為中心進行該方向的修正。作為其他的渦旋加工方法，有不回轉(zhuǎn)工件1，而是一邊使工件1和工具5向X軸和Y軸方向相對移動一邊形成渦旋溝的方法。此時，因為工具5和工件1的彎曲在除X軸外還在Y軸方向產(chǎn)生，所以為了修正該彎曲，在工件1和工具5之間附加以B軸(平行于Y軸的軸)為中心的相對回轉(zhuǎn)，以A軸(平行于X軸的軸)為中心的相對回轉(zhuǎn)成為必要。
為此，與以上述B軸為中心的回轉(zhuǎn)機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、控制機構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，可以用對A軸中心的回轉(zhuǎn)進行追加來解決。此時，有必要支撐可動部分的全體結(jié)構(gòu)的重量。但是，回轉(zhuǎn)軸和加工點不相對移動，用回轉(zhuǎn)導向部來限制回轉(zhuǎn)，通過用壓電元件22及其他致動器49驅(qū)動轉(zhuǎn)軸主軸臺或工件臺，可以照原樣使用上述方法。附加以B軸為中心的回轉(zhuǎn)機構(gòu)，附加A軸中心的回轉(zhuǎn)機構(gòu)的情況構(gòu)造變復雜，但是例如上述實施例那樣，除了轉(zhuǎn)軸主軸臺還在工件臺上設(shè)置可動機構(gòu)，用工件臺和轉(zhuǎn)軸主軸臺兩方分別分擔A軸中心、B軸中心的回轉(zhuǎn)任一方，則可以緩和構(gòu)造的復雜化。
在上述實施例中以渦旋加工作為對象，但是以A軸、B軸兩個軸為中心使工件臺和轉(zhuǎn)軸主軸臺相對回轉(zhuǎn)的方法也可以按原樣適用于其他加工中。上述實施例適用于長孔的切削、磨削是其中的一個例子，此外工具和/或工件的彎曲方向未定于同一方向時，可以通過使用該兩軸相對回轉(zhuǎn)的修正使精度提高。即，若配置以2軸為中心的相對回轉(zhuǎn)機構(gòu)，則可以對工具和/或工件向全部方向的彎曲進行修正。該控制裝置可以逐個設(shè)置在各相對回轉(zhuǎn)軸上，或者與此結(jié)合的2軸同時控制方式效率更高。
對于本發(fā)明高精度加工裝置，此前參照

各種實施例，但是本發(fā)明不限于這些實施例。例如，實施例說明記載的工具不僅限于切削、磨削工具，在產(chǎn)生反作用力的加工法中使用的其他工具一般也可以得到同樣的效果。加工軸的角度修正不限于修正由加工抗力等反作用力產(chǎn)生的變形，也能夠適用于對于有再現(xiàn)性的熱變形、其他要因的修正。
根據(jù)本發(fā)明的加工裝置，在工具上加工抗力從一個方向發(fā)生作用，工具的彎曲方向和工件的彎曲方向定為一個方向。因此，轉(zhuǎn)軸主軸的修正方向為一個軸的方向，工具的彎曲量和工具的彎曲量容易修正。在本發(fā)明的加工裝置中，該修正通過轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和工具轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸之間的相對回轉(zhuǎn)進行。而且通過使用配置這樣的機構(gòu)的加工裝置，例如對于渦旋葉片可以高精度加工直角、平行面、圓筒。
在工具和工件的彎曲方向產(chǎn)生2個方向的情況下，轉(zhuǎn)軸主軸的修正也按照2個方向進行，由此得到同樣的效果。而且可以修正工具和工件向所有方向的彎曲。此外，通過工件臺的驅(qū)動進行2方向中的一方修正、通過轉(zhuǎn)軸主軸驅(qū)動進行另一方的修正，可以消除裝置的復雜化。
因為基于起因于渦旋形狀的加工負荷的變動，在工序(加工)中或工序(加工)后控制B軸回轉(zhuǎn)，所以可以任意控制工具軸方向的工件形狀。而且，對于長孔的加工，可以任意控制工具軸方向的工件形狀。
用加工程序修正伴隨著B軸中心回轉(zhuǎn)的X軸方向的偏差，通過如此構(gòu)成，在渦旋葉片加工中，可以防止內(nèi)旋形狀的精度低下。而且能夠高精度加工長孔。
驅(qū)動B軸中心的回轉(zhuǎn)時的驅(qū)動力傳送方向，為B軸回轉(zhuǎn)的切線方向，通過如此配置，可以高效率地傳送到驅(qū)動該驅(qū)動力的轉(zhuǎn)軸主軸臺或者工件臺，使平滑的動作成為可能，高速加工以更高精度經(jīng)濟地進行。
以B軸為中心的工件臺和轉(zhuǎn)軸主軸臺的相對回轉(zhuǎn)，不僅能夠通過驅(qū)動轉(zhuǎn)軸主軸臺側(cè)的回轉(zhuǎn)，還能夠通過驅(qū)動工件轉(zhuǎn)軸側(cè)的回轉(zhuǎn)來進行，使回轉(zhuǎn)機構(gòu)的小型化、渦旋葉片的加工精度提高，而且增加裝置布局的自由度。
權(quán)利要求
1.一種渦旋渦卷體，用于渦旋壓縮機中，其特征在于在所述渦旋渦卷體的側(cè)面內(nèi)、作為向著渦卷中心的面的內(nèi)向面和成為所述內(nèi)向面的里側(cè)面的外向面中的任一面或兩面，在從所述渦旋渦卷體中心部至外周部的所述側(cè)面的加工期間，由所述渦旋渦卷體與加工工具的回轉(zhuǎn)軸相對回轉(zhuǎn)而形成。
2.一種渦旋渦卷體，用于渦旋壓縮機中，其特征在于在所述渦旋渦卷體的側(cè)面內(nèi)、作為向著渦卷中心的面的內(nèi)向面和成為所述內(nèi)向面的里側(cè)面的外向面中的任一面或兩面，用如下所述的加工裝置形成，一種加工裝置，通過使保持于工件轉(zhuǎn)軸上做規(guī)定回轉(zhuǎn)的工件和處于與上述工件相對的位置保持在至少1個轉(zhuǎn)軸主軸上做規(guī)定回轉(zhuǎn)的至少一個工具之間相對移動，加工渦旋葉片，其中，涉及共計3個相互直交的軸渦卷體溝深方向的Z軸、直交于該Z軸的工具進給方向的X軸、直交于上述Z軸和X軸的Y軸，上述工件和工具可以相對于至少上述X軸和Z軸相對移動，上述X軸方向的相對移動、和上述工件軸即C軸-平行于Z軸的軸的回轉(zhuǎn)相對于至少2個軸的動作可以同時控制，為了修正伴隨加工條件變化的加工誤差，在上述工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和上述轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸之間，可以以B軸-平行于Y軸的軸為中心相對回轉(zhuǎn)，即使在工件和工具間相對移動時，上述相對回轉(zhuǎn)的中心即B軸與加工點之間也沒有相對移動。
3.如權(quán)利要求2所述的渦旋渦卷體，其特征在于所述渦旋渦卷體的側(cè)面，由切削加工或磨削加工形成。
全文摘要
通過使工件轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)軸和工具轉(zhuǎn)軸主軸回轉(zhuǎn)軸相對回轉(zhuǎn)，調(diào)整工具向工件進給，由此修正伴隨著加工條件變化的工具撓度。該相對回轉(zhuǎn)量與預(yù)先輸入的數(shù)據(jù)，基于位移傳感器測定結(jié)果和加工裝置的情報在加工中進行比較演算，在加工結(jié)束前實時控制。上述相對回轉(zhuǎn)用壓電元件等致動器進行驅(qū)動，保持細小到秒單位的角度分辨率。預(yù)先輸入的數(shù)據(jù)可以基于加工后的制品監(jiān)視器逐次更新。
文檔編號B23C3/28GK1522827SQ20041003132
公開日2004年8月25日 申請日期2000年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月29日
發(fā)明者中筋智明, 長谷川正彥, 平井義典, 典, 正彥 申請人:三菱電機株式會社