專利名稱：車床、控制車床的計(jì)算機(jī)程序、及利用車床的機(jī)加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車床、用于車床控制的計(jì)算機(jī)程序、以及利用車床的機(jī) 加工方法。
背景技術(shù)：
在利用車床機(jī)加工工件時(shí)，工具相對(duì)于工件的位置必須被盡可能準(zhǔn) 確地確定。為了實(shí)施精確和精細(xì)地機(jī)加工，準(zhǔn)確地設(shè)定工具相對(duì)于工件 的切削刃高度是很重要的。例如，在將工件切削成錐形形狀時(shí)，如果工 具的切削刃高度與工件不適配，則經(jīng)常會(huì)發(fā)生工件以不完全的切削端部 結(jié)束的情形。如果出現(xiàn)此種不完全的切削端部，則要調(diào)整工具的位置， 并再次進(jìn)行切削以使得不完全的端部消失。這在所需要的機(jī)加工步驟的 數(shù)量等方面是不利的。
例如未審的日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No. 2000-33502公報(bào)中所^Hf的技術(shù) 可作為關(guān)于調(diào)整切削刃高度的技術(shù)。
上述專利文獻(xiàn)中所公開的設(shè)備具有確定工具的相對(duì)豎直位置的定 位裝置和用于固定并旋轉(zhuǎn)工件的主軸單元。
上述專利文獻(xiàn)中的設(shè)備可將滾珠絲杠、滑動(dòng)件、馬達(dá)、NC單元、 編碼器、線性標(biāo)度尺等置于其位。因此，這種設(shè)備可有效地調(diào)整工具的 切削刃高度以匹配工件。
但是，在機(jī)加工工件過程中，這種設(shè)備可能會(huì)使切削刃偏離相對(duì)于 工件所設(shè)定的高度。然而，這種設(shè)備并不關(guān)注對(duì)應(yīng)于機(jī)加工條件而可能 產(chǎn)生的偏差。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況進(jìn)行了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種車床、 一種 用于車床控制的計(jì)算機(jī)程序、以及一種利用車床的機(jī)加工方法，其在機(jī)加工過程的流程中能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定工具和工件之間的位置關(guān)系。
依據(jù)本發(fā)明的車床包括主軸，其包括用于握持工件的卡盤；刀架， 用于通過抵接在工件上對(duì)工件進(jìn)行機(jī)加工的工具附接到刀架；刀架驅(qū)動(dòng) 單元，其沿X軸方向和與X軸方向不同的Y軸方向移動(dòng)刀架，X軸方 向是從工具向工件延伸的方向；控制單元，其執(zhí)行控制以驅(qū)動(dòng)刀架驅(qū)動(dòng)單 元，使得工具沿X軸方向和沿Y軸方向移動(dòng)；以及輸入單元，其用于輸入 所測(cè)得的工件的直徑值，其中，控制單元在沿X軸方向移動(dòng)工具時(shí)，經(jīng) 由刀架驅(qū)動(dòng)單元對(duì)工件進(jìn)行第 一切削并隨后對(duì)工件進(jìn)行第二切削；基于工 件在被進(jìn)行了第 一切削之后的第 一直徑值、工件在被進(jìn)行了第二切削之后 的第二直徑值、以及從完成第一切削直到完成第二切削為止工具沿X軸方 向的行iiiE巨離，計(jì)算工具的切削刃高度和工件的中心線之間的沿Y軸方向 的偏差量，第一直徑值和第二直徑值以及行進(jìn)距離從輸入單元輸入；并 且在校正偏差量之后，經(jīng)由刀架驅(qū)動(dòng)單元對(duì)工件進(jìn)行第三切削。
輸入單元可包括輸入操作單元，其用于手動(dòng)地輸入所測(cè)得的工件 的直徑；以及饋送單元，其將輸入到輸入操作單元的第一直徑值和第二 直徑值饋送到控制單元。
輸入單元可包括測(cè)量單元，其自動(dòng)地測(cè)量工件的直徑；以及饋送 單元，其將由測(cè)量單元所測(cè)得的第一直徑值和第二直徑值饋送到控制單 元e
控制單元可在經(jīng)由刀架驅(qū)動(dòng)單元移動(dòng)工具以使工具的切削刃高度 和工件的中心線相對(duì)于彼此位于預(yù)定位置關(guān)系之后，自動(dòng)地進(jìn)行第三切 削。
控制單元可移動(dòng)工具，以使工具的切削刃高度和工件的中心線位于 共同平面上。
所述測(cè)量單元可包括激光發(fā)射部，其能夠發(fā)射激光；光接收部， 其能夠接收經(jīng)過工件的激光的經(jīng)過光；以及測(cè)量部，其能夠從激光發(fā)射 部所發(fā)射的激光的截面積和從光接收部所接收的經(jīng)過光的截面積測(cè)量 工件的第一直徑值和工件的第二直徑值。
依據(jù)本發(fā)明的用于車床控制的計(jì)算機(jī)程序是一種用于車床控制的
計(jì)算機(jī)程序，其用于控制計(jì)算機(jī)以控制如下車床，所述車床包括主軸， 其包括用于握持工件的卡盤；刀架，用于通過抵接在工件上對(duì)工件進(jìn)行機(jī) 加工的工具附接到刀架；刀架驅(qū)動(dòng)單元，其沿X軸方向和與X軸方向不同 的Y軸方向移動(dòng)刀架，X軸方向^i從工具延伸到工件的方向；控制單元， 其執(zhí)行控制以驅(qū)動(dòng)刀架驅(qū)動(dòng)單元J吏得工具沿X軸方向和沿Y軸方向移動(dòng)； 以及輸入單元，其用于輸入所測(cè)得的工件的直徑值，其中，計(jì)算M序控 制控制單元以執(zhí)行前切削過程，其在沿X軸方向移動(dòng)工具時(shí)，經(jīng)由刀架 驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行對(duì)工件的第 一切削并隨后對(duì)工件進(jìn)行笫二切削；計(jì)算過程， 其基于工件在被進(jìn)行了第 一切削之后的第 一直徑值、工件在被ii行了第二 切削之后的第二直徑值、以及從完成第 一切削直到完成第二切削為止工具 沿X軸方向的行i^巨離，計(jì)算工具的切削刃高度和工件的中心線之間的沿 Y軸方向的偏差量，第一直徑值和第二直徑值以及行i^巨離從輸入單元輸 入，以及后切削過程，其在校正偏差量之后，經(jīng)由刀架驅(qū)動(dòng)單元對(duì)工件 進(jìn)行第三切削。
依據(jù)本發(fā)明的一種機(jī)加工方法是一種由利用工具切削工件的車床 進(jìn)行機(jī)加工的方法，所述方法包括第一切削步驟，其沿X軸方向移動(dòng) 工具時(shí)，對(duì)工件進(jìn)行第一切削；第一測(cè)量步驟，其測(cè)量第一直徑值，第 一直徑值表示工件在第一切削步驟之后的直徑；第二切削步驟，其在第一 切削步驟之后沿X軸方向移動(dòng)工具時(shí)，對(duì)工件進(jìn)4亍第二匆削；第二測(cè)量步 驟，其測(cè)量第二直徑值，第二直徑值表示工件在第二切削步驟之后的直徑； 偏差量計(jì)算步驟，其基于第一直徑值、第二直徑值、以及從完成第一切削 步驟直到完成第二切削步驟為止工具沿X軸方向的行iiiE巨離，計(jì)算工具的 切削刃高度和工件的中心線之間的沿不同于X軸方向的Y軸方向的偏差 量；以及第三切削步驟，其在校正偏差量之后，對(duì)工件進(jìn)行第三切削。
偏差量計(jì)算步驟可手動(dòng)地執(zhí)行。
第 一測(cè)量步驟和第二測(cè)量步驟可發(fā)射從激光發(fā)射部到工件的激光， 由光接收部接收經(jīng)過工件的激光的經(jīng)過光，以及基于激光發(fā)射部所發(fā)射 的激光的截面積和由光接收部所接收的經(jīng)過光的截面積測(cè)量工件的第 一直徑值和工件的第二直徑值。
依據(jù)本發(fā)明的車床基于實(shí)際測(cè)得值一一即第 一直徑值和第二直徑值一 —來計(jì)算偏差量。因此，能夠準(zhǔn)確地確定偏差的實(shí)際狀態(tài)。因此能夠適當(dāng)
地設(shè)定工具的切削刃高度。因而，在機(jī)加工過程的流程中能夠適當(dāng)?shù)卦O(shè)定 工具和工件之間的位置關(guān)系。這使得可以對(duì)應(yīng)于機(jī)加工的狀態(tài)消除偏差。
進(jìn)一步地，如果工件具有相對(duì)較小的直徑，則依據(jù)本發(fā)明的車床可更 加顯著地對(duì)工件進(jìn)行準(zhǔn)確地機(jī)加工。原因如下。如果工件具有相對(duì)較小的 直徑，則所需的機(jī)加工量也少。因此，即使僅存在較小的切削刃高度偏差 也將極大地影響準(zhǔn)確和精確的機(jī)加工。但是，本發(fā)明可對(duì)應(yīng)于機(jī)加工M 解決偏差問題。因此，即使機(jī)加工量較少，也能夠?qū)?yīng)于機(jī)加工4W校正 偏差，因此能夠?qū)ぜM(jìn)行適當(dāng)?shù)豝工。


當(dāng)研讀以下具體描述以及附圖時(shí)，將會(huì)更清楚本發(fā)明的這些目的以
及其它目的和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖l是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的車床的主視圖2是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的車床的俯視圖3是示出圖1所示刀架和轉(zhuǎn)塔刀架的結(jié)構(gòu)的示例的圖示；
圖4是示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于移動(dòng)車床的刀架支撐件的機(jī) 構(gòu)的概要圖示；
圖5是示出依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的車床刀架的修改示例的圖示；
圖6是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的利用車床進(jìn)行機(jī)加工的示例的解釋性 圖示；
圖7是解釋在工具和工件之間所產(chǎn)生的"偏差"的解釋性圖示； 圖8是示出基于偏差量對(duì)工具進(jìn)行切削刃高度調(diào)整的流程的流程
圖9是示出第二切削之后的工件形狀示例的圖示；
圖10是示出在切削刃高度未調(diào)整好時(shí)所出現(xiàn)的"不完全的切削端 部"的形狀示例的圖示；
圖11是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的利用車床進(jìn)行機(jī)加工的示例的解釋
性圖示，該示例不同于圖6的示例；
圖12是依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的車床的主視圖；以及
圖13是示出依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的基于偏差量對(duì)工具進(jìn)行切 削刃高度調(diào)整的流程的流程圖。
附圖標(biāo)記的解釋說明
10床身
11軌道
12軌道
13Zl軸馬達(dá)
15軌道
16軌道
17Z2軸馬達(dá)
18XI軸馬達(dá)
20軌道
21軌道
22Z3軸馬達(dá)
24Z4軸馬達(dá)
25X2軸馬達(dá)
30主軸
31工件旋轉(zhuǎn)馬達(dá)
40刀架
41工具
42Yl軸馬達(dá)
43變向馬達(dá)
50相對(duì)主軸
51工件旋轉(zhuǎn)馬達(dá)
61工具
63Y2軸馬達(dá)
101控制單元
201工件直徑測(cè)量裝置
具體實(shí)施例方式
以下參照?qǐng)Dl至圖3解釋依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的車床。
這種車床是能夠?qū)ぜ進(jìn)行復(fù)雜機(jī)加工的設(shè)備。如圖1和圖2 所示，該車床包括床身10、用于握持工件W的主軸30、刀架40、用于 握持工件W的相對(duì)主軸50、控制單元101、以及工件直徑測(cè)量裝置201。
支撐主軸30的主軸箱30A安裝到兩個(gè)軌道11和12上，軌道ll和 12沿Zl軸方向鋪i殳在床身10上。通過驅(qū)動(dòng)Zl軸馬達(dá)13，主軸箱30A 沿Zl軸方向移動(dòng)。主軸箱30A包括工件旋轉(zhuǎn)馬達(dá)31。工件旋轉(zhuǎn)馬達(dá) 31旋轉(zhuǎn)由附接到主軸30的卡盤所握持的工件W。
刀架40以可旋轉(zhuǎn)的方式握持工具41，工具41可由另 一個(gè)工具替換。 刀架40由刀架支撐件40A支撐。用于移動(dòng)刀架支撐件40A的機(jī)構(gòu)在圖 4中示出。兩個(gè)軌道15和16沿Z2軸方向鋪設(shè)在床身10上，Z2軸方 向平4亍于Zl軸方向。
基座40a安裝在軌道15和16上。通過驅(qū)動(dòng)Z2軸馬達(dá)17，基座40a 沿Z2軸方向移動(dòng)。
滾珠絲杠40b沿XI軸方向組裝進(jìn)基座40a內(nèi)，XI軸方向與Z2軸 方向垂直。在滾珠絲杠40b的端部處設(shè)置有XI軸馬達(dá)18， XI軸馬達(dá) 18通過旋轉(zhuǎn)滾珠絲杠40b而使刀架支撐件40A沿XI軸方向移動(dòng)。
在基座40a上設(shè)置立柱40c。與滾珠絲杠40b鎖在一起的托架40d 附接到立柱40c的底部。當(dāng)X1軸馬達(dá)18旋轉(zhuǎn)時(shí)，立柱40c沿Xl軸方 向移動(dòng)。
支撐Yl軸馬達(dá)42的馬達(dá)托架40e固定在立柱40c的頂部處。Yl 軸馬達(dá)42使沿Yl軸方向延伸的滾珠絲杠40f旋轉(zhuǎn)。滾珠絲杠40f與延 伸自殼體40g的托架40h鎖在一起。當(dāng)Yl軸馬達(dá)42旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠絲杠 40f旋轉(zhuǎn)并且殼體40g向上或向下移動(dòng)。
主軸40i以能夠在殼體40g內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方式結(jié)合進(jìn)殼體40g內(nèi)。主軸 40i的一端通過位于殼體40g頂部上的聯(lián)接器40j與變向馬達(dá)43連接。
刀架支撐件40A的一個(gè)端部借助于位于刀架支撐件40A和主軸40i 之間的附接板40k附接到主軸40i的另一端部。在刀架支撐件40A的與 附接板40k相反的另一端部附連有軸40m。軸40m由立柱40c以可旋 轉(zhuǎn)的方式支撐，并且在軸40m和立柱40c之間i更置有保持件40n。
通過旋轉(zhuǎn)變向馬達(dá)43,刀架支撐件40A與主軸40i和軸40m —起 旋轉(zhuǎn)，并且由刀架40所握持的工具41改變其面對(duì)的方向。
相對(duì)主軸50握持工件W,同時(shí)面向主軸30。相對(duì)主軸50由相對(duì) 主軸箱50A支撐。相對(duì)主軸50安裝在兩個(gè)軌道20和21上，軌道20 和21沿與Zl軸方向平行的Z3軸方向鋪設(shè)在床身10上。通過驅(qū)動(dòng)Z3 軸馬達(dá)22，相對(duì)主軸箱50A沿Z3軸方向移動(dòng)。相對(duì)主軸箱50A內(nèi)i殳 置工件旋轉(zhuǎn)馬達(dá)51。工件旋轉(zhuǎn)馬達(dá)51旋轉(zhuǎn)由附接到相對(duì)主軸50的卡盤 所握持的工件W。主軸30和相對(duì)主軸50具有在其內(nèi)所開出的孔，工件 W穿過該孔。
控制單元101包括處理器；ROM(只讀存儲(chǔ)器)，其存儲(chǔ)限定了 由處理器所執(zhí)行的加工過程的程序；RAM(隨機(jī)存儲(chǔ)器)，其存儲(chǔ)在用 戶輸入合適值等時(shí)所執(zhí)行的程序以及必要的信息，這些元件都未示出。 控制單元101驅(qū)動(dòng)和控制上述每一個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，即用于主軸30的Z1 軸馬達(dá)13和工件旋轉(zhuǎn)馬達(dá)31;用于相對(duì)主軸50的Z3軸馬達(dá)22和工 件旋轉(zhuǎn)馬達(dá)51;以及用于刀架支撐件40的Z2軸馬達(dá)17、 XI軸馬達(dá) 18、 Yl軸馬達(dá)42;以及用于將在后面描述的轉(zhuǎn)塔刀架60的Z4軸馬達(dá) 24、 X2軸馬達(dá)25、以及Y2軸馬達(dá)63。因此，工件W和工具41之間 的相對(duì)位置關(guān)系、或者工件W和工具61之間的相對(duì)位置關(guān)系可適當(dāng)?shù)?設(shè)定。
當(dāng)?shù)都?0以及附接于其上的工具41通過XI軸馬達(dá)18沿XI軸方 向移動(dòng)時(shí)，控制單元101內(nèi)的RAM記錄行進(jìn)距離dt。如以后所解釋的， 行進(jìn)距離dt用于計(jì)算工具41和工件W之間的切削刃高度偏差量。
除了上述控制之外，控制單元101也執(zhí)行對(duì)于后述的工具更換機(jī)構(gòu) 80的控制。控制單元101也執(zhí)行對(duì)于后述的工件直徑測(cè)量裝置201的控 制。
工件直徑測(cè)量裝置201包括激光測(cè)量裝置。工件直徑測(cè)量裝置201 根據(jù)控制單元101的控制而自動(dòng)地測(cè)量工件W的直徑。對(duì)工件W直徑 的自動(dòng)測(cè)量節(jié)省了操作人員的測(cè)量時(shí)間和精力。在圖3中，工件直徑測(cè) 量裝置201從其激光發(fā)射部向上發(fā)射激光。未示出的光接收部接收經(jīng)過 工件W的光。工件W的直徑可才艮據(jù)由激光發(fā)射部發(fā)射的激光的截面積 和由光接收部接收的經(jīng)過光的截面積測(cè)得。通過利用激光，可以準(zhǔn)確的 測(cè)量工件W的直徑。由工件直徑測(cè)量裝置201實(shí)際測(cè)得的值送至控制 單元101。工件直徑測(cè)量裝置201測(cè)量工件W直徑的時(shí)間由控制單元 101確定。工件直徑測(cè)量裝置201可為基于其它原理而非上述接收經(jīng)過 光的原理進(jìn)行工作的其它類型的裝置。
依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的車床進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)塔刀架60、刀具庫70、 工具更換機(jī)構(gòu)80、以及導(dǎo)引套筒卯。
轉(zhuǎn)塔刀架60安裝在軌道20和21上。通過驅(qū)動(dòng)Z4軸馬達(dá)24，轉(zhuǎn)塔 刀架60沿與Z2軸方向平行的Z4軸方向移動(dòng)。在轉(zhuǎn)塔刀架60的側(cè)部 附接X2軸馬達(dá)25， X2軸馬達(dá)25使轉(zhuǎn)塔刀架60沿與XI軸方向平行的 X2軸方向移動(dòng)。
轉(zhuǎn)塔刀架60固定多個(gè)用于機(jī)加工工件W的工具61。轉(zhuǎn)塔刀架60
包括旋轉(zhuǎn)本體62,如圖3所示。工具61設(shè)定在旋轉(zhuǎn)本體62內(nèi)。依據(jù)旋 轉(zhuǎn)本體62的旋轉(zhuǎn)角選定工具61中的任一個(gè)。在轉(zhuǎn)塔刀架60的頂部上 附接Y2軸馬達(dá)63， Y2軸馬達(dá)63沿與Yl軸方向平行的Y2軸方向(高 度方向)改變轉(zhuǎn)塔刀架60位置。
導(dǎo)引套筒90設(shè)置在主軸30的靠近相對(duì)主軸50的一側(cè)處。導(dǎo)引套 筒90以工件W能夠滑動(dòng)的方式支撐從主軸30出來的工件W。
轉(zhuǎn)塔刀架60是包括旋轉(zhuǎn)本體62的轉(zhuǎn)塔形狀的刀架。轉(zhuǎn)塔刀架60 并不局限于此。例如，轉(zhuǎn)塔刀架60可為排刀架，其上如圖5所示地順 序設(shè)置有多個(gè)工具66。
刀具庫70容納所需數(shù)量的待附接到刀架40的工具41。工具更換機(jī) 構(gòu)80是用于用刀具庫70內(nèi)所容納的工具41更換附接到刀架40上的工 具41的機(jī)構(gòu).
接下來，將解釋依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的車床的操作。在以下解釋中， 主軸30的移動(dòng)、第一直徑值D1和第二直徑值D2的測(cè)量、切削刃高度 偏差量dy的計(jì)算、基于值dy的工具41的移動(dòng)等操作全都依據(jù)存儲(chǔ)在 控制單元101的RAM內(nèi)的程序自動(dòng)地執(zhí)行，
圖6是機(jī)加工示例的解釋性圖示，其中對(duì)主軸30所握持的工件W 進(jìn)行外徑機(jī)加工。工件W由主軸30的卡盤握持。通過驅(qū)動(dòng)Zl軸馬達(dá) 13和Z2軸馬達(dá)17，將工件W的待被機(jī)加工的部分定位在刀架40的前 方，當(dāng)通過驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)馬達(dá)31而旋轉(zhuǎn)工件W時(shí)，Zl軸馬達(dá)13和 Xl軸馬達(dá)18也被驅(qū)動(dòng)。這使得工具41抵接在工件W上，然后對(duì)主軸 30所握持的工件W的外周進(jìn)行機(jī)加工。通過這種機(jī)加工，工件W的外 周可形成為所需形狀，包括直線形狀、錐形形狀、弧形形狀等。
在當(dāng)前實(shí)施方式中，在開始機(jī)加工工件W之后，在機(jī)加工過程中 對(duì)工具41的切削刃高度和工件W的中心線之間的偏差量進(jìn)行檢查。然 后，在完成為校正偏差而進(jìn)行的切削刃高度調(diào)整之后，恢復(fù)機(jī)加工。以 下將參照?qǐng)D7和圖8解釋這種調(diào)整。
首先，通過驅(qū)動(dòng)X1軸馬達(dá)18使工具41向前移動(dòng)預(yù)定距離。然后， 對(duì)工件W進(jìn)行切削，直到工件W的外周達(dá)到Wf所指示的線為止，如
圖7所示(圖8的步騍S1)。當(dāng)完成第一切削時(shí)，由工件直徑測(cè)量裝置 201測(cè)得第一直徑值D1，即工件Wf的直徑的實(shí)際值(圖8的步驟S2)。 在圖7中，由虛線標(biāo)示出機(jī)加工之前的工件W。
然后，通過沿Z2軸方向移動(dòng)刀架40或沿Zl軸方向移動(dòng)主軸30， 改變工具41與工件W的相對(duì)位置(圖8的步驟S3)。然后，進(jìn)行切削， 直到工件Wf的外周達(dá)到圖7中的Ws所指示的線為止(圖8的步驟S4 )。 當(dāng)完成該第二切削時(shí)，由工件直徑測(cè)量裝置201測(cè)得第二直徑值D2, 即工件Ws的直徑的實(shí)際值(圖8的步驟S5)。圖9示出工件W在經(jīng)過 第一切削和第二切削之后的形狀的示例。
在上述過程中，分別在第 一切削完成和第二切削完成之后測(cè)得第一 直徑值D1和第二直徑值D2。在圖9所示的形狀示例中，可以在完成第 二切削時(shí)對(duì)第一直徑值Dl和第二直徑值D2同時(shí)測(cè)量。
以此方式獲得的第一直徑值Dl和第二直徑值D2、以及從完成第一 切削直到完成第二切削為止工具41沿XI軸方向所行進(jìn)的距離dt均存 儲(chǔ)在控制單元101的RAM內(nèi)。
在此，值D1、 D2和dt具有如下等式l所表達(dá)的關(guān)系
等式1
以上公式是根據(jù)圖7以及公知的三角公式導(dǎo)出。在該等式中，rl和 r2分別是rl-D1/2以及r2-D2/2。值e表示角度——當(dāng)如圖7所示在 工具41的切削刃高度和工件W的中心線之間出現(xiàn)"偏差，，時(shí)，即工具
41相對(duì)于工件w的切削刃高度不正確時(shí)，該角度e具有預(yù)定大小。例
如，在將工件W的前端切削成錐形形狀時(shí)，如果在工具41的切削刃高 度和工件W的中心線之間出現(xiàn)"偏差"，則切削工件W所得的錐形不 會(huì)具有所需長度的母線?；蛘撸赡軐?dǎo)致產(chǎn)生不完全的切削端部G， 如圖IO所示。不完全的切削端部G的產(chǎn)生意味著出現(xiàn)了前端未被削尖 的狀態(tài)，從而與錐形形狀的要求不符。
因?yàn)榈谝恢睆街礑l、第二直徑值D2以及工具的行進(jìn)距離dt具有
上述所給等式所表達(dá)的關(guān)系，所以可以通過將該等式變換成如下等式來
計(jì)算出cos0:等式2
切削刃高度的偏差量dy、以及工件中心和刀尖之間的距離dx可分 別如下計(jì)算
辦=rl.sin^ <ix = rl cos ^
(圖8的步驟S6)
然后，通過驅(qū)動(dòng)Yl軸馬達(dá)42使得工具41沿Yl軸方向移動(dòng)等于所 得值dy的距離(圖8的步驟S7 )。這能夠使工具41的切削刃高度相對(duì) 于工件W被準(zhǔn)確地調(diào)整。通過移動(dòng)工具41使得工具41的切削刃高度 和工件W的中心線位于共同的平面上，完成機(jī)加工工件W時(shí)的偏差校 正。通過以此方式移動(dòng)工具41,可以容易地校正偏差。雖然描述了這些， 但也可以校正機(jī)加工工件W時(shí)的偏差使得工具41的切削刃高度和工件 W的中心線之間確保有預(yù)定偏移。
當(dāng)完成切削刃高度調(diào)整之后，恢復(fù)對(duì)工件W的機(jī)加工(圖8的步 驟S8)。當(dāng)從上述的第一切削和第二切削開始算起的話，這種機(jī)加工相 當(dāng)于第三切削。在第三切削中，通過驅(qū)動(dòng)Zl軸馬達(dá)13和Z2軸馬達(dá)17， 握持工件W的主軸30移動(dòng)，使得工件W待被機(jī)加工的部分定位在刀 架40的前方。當(dāng)通過驅(qū)動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)馬達(dá)31旋轉(zhuǎn)工件W時(shí)，Zl軸馬達(dá) 13和XI軸馬達(dá)18也被驅(qū)動(dòng)。這使得工具41向前前進(jìn)以抵接在工件W 上，并對(duì)主軸30所握持的工件W的外周進(jìn)行機(jī)加工。當(dāng)完成對(duì)工件W 的機(jī)加工時(shí)，驅(qū)動(dòng)X1軸馬達(dá)18以退回刀架40。
如上所述，依據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式的車床，反映實(shí)際狀態(tài)的切削刃高度 偏差量dy由實(shí)際測(cè)得的第一直徑值Dl和第二直徑值D2、以及工具41 的行進(jìn)距離dt計(jì)算得到。然后，在校正切削刃高度偏差量dy之后進(jìn)行 機(jī)加工。因此，能夠?qū)ぜ實(shí)施準(zhǔn)確和精確的機(jī)加工，而不會(huì)產(chǎn)生
不完全的切削端部或類似缺陷。
特別地，當(dāng)前實(shí)施方式的車床在機(jī)加工具有相對(duì)較小直徑的工件時(shí) 能獲得顯著的效果。這是因?yàn)?，由于具有相?duì)較小直徑的工件需要的機(jī) 加工很少，所以即使存在的較小的切削刃高度偏差量也將會(huì)對(duì)準(zhǔn)確和精
確的機(jī)加工造成較大的影響。例如，在材料直徑為1mm并且最終直徑 為0.06 mm的情況下，如果工具的切削刃高度低0.03 mm或更多，則 想得到0.06mm最終直徑的機(jī)加工是不可能的。即使在此種情況下，當(dāng) 前實(shí)施方式的車床也可適當(dāng)?shù)匦Ｕ邢魅懈叨绕盍?。因此，該車床?夠?qū)ぜM(jìn)行準(zhǔn)確和精確的機(jī)加工。
在依據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式校正切削刃高度偏差量時(shí)，切削刃高度偏差量 dy由上述等式2的等式(1)以及辦-H.sii^計(jì)算出。然后，通過在 較小程度上實(shí)施參照?qǐng)D7所解釋的第二切削，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定切削刃高 度。用于計(jì)算上述等式2的等式(1)中的值rl和r2的第一直徑值 D1和第二直徑值D2通過實(shí)際測(cè)量得到。為了進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，優(yōu)選地， 第二切削量(以及還有第一切削量)應(yīng)該盡可能地小(反過來說，優(yōu)選 地，工件在第一切削和第二切削之后的輪廓(Wf和Ws)應(yīng)該盡可能地 大)。
在圖7中，為了能夠清楚地表現(xiàn)出rl、 r2和dt或dy之間的關(guān)系， 以比實(shí)際夸張的方式示出了工件W在切削之前的尺寸、以及工件在第 一切削和第二切削之后的輪廓的尺寸(Wf和Ws)。但是，從前述討論 中可清楚，這些測(cè)量尺寸可能非常小。
如上所述，當(dāng)前實(shí)施方式的車床在機(jī)加工具有相對(duì)較小直徑的工件 時(shí)示出較為顯著的效果。
進(jìn)一步地，依據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式，在機(jī)加工過程的流程中計(jì)算偏差量 并執(zhí)行切削刃高度調(diào)整。因此，該機(jī)加工在步驟數(shù)量等方面并未產(chǎn)生不 利影響。進(jìn)一步地，通過在機(jī)加工過程的流程中適當(dāng)?shù)夭捎们邢魅懈叨?調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)高度精確的機(jī)加工。
進(jìn)一步地，依據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式，從測(cè)量第一直徑值Dl和第二直徑 值D2，到校正工具41的切削刃高度與工件W的中心線之間的偏差，
再到恢復(fù)機(jī)加工的一系列步驟流程均自動(dòng)地執(zhí)行。因此，可以提高工作 效率。
進(jìn)一步地，依據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式，特別地，也可實(shí)現(xiàn)如下的這種效果。
也就是說，第一，依據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式的車床包括用于旋轉(zhuǎn)工具41的機(jī) 構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括相對(duì)主軸50以及變向馬達(dá)43等。因此，在完成對(duì)附接 到主軸30的工件W的機(jī)加工之后，可以通過^f吏刀架40上的工具旋轉(zhuǎn) 所需角度并驅(qū)動(dòng)Z3軸馬達(dá)22和Z2軸馬達(dá)17，對(duì)相對(duì)主軸50所握持 的工件W進(jìn)行機(jī)加工。
此時(shí)，也能夠針對(duì)相對(duì)主軸50所握持的工件W進(jìn)行切削刃高度調(diào) 整。也就是說，依據(jù)當(dāng)前實(shí)施方式，可以連續(xù)地機(jī)加工由主軸30和相 對(duì)主軸50所握持的工件W，同時(shí)對(duì)兩個(gè)工件W進(jìn)行切削刃高度調(diào)整， 并因此能夠使兩個(gè)工件W均被準(zhǔn)確地機(jī)加工。
第二，當(dāng)前實(shí)施方式的車床包括導(dǎo)引套筒90。因此，即使機(jī)加工很 長的工件W時(shí)，該車床也能夠防止由于工件W下垂而出現(xiàn)偏差。這就 有利地用于工具41相對(duì)于工件W的切削刃高度調(diào)整。也就是說，因?yàn)?工件W不容易下垂，所以當(dāng)準(zhǔn)確地設(shè)定切削刃高度以匹配工件W的一 給定部分時(shí)，幾乎不需要針對(duì)縱向上的其它部分重復(fù)切削刃高度調(diào)整。
第三，當(dāng)前實(shí)施方式的車床包括轉(zhuǎn)塔刀架60、用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)塔刀架 60的X2軸馬達(dá)25等。因此，如圖11所示，通過使附接到轉(zhuǎn)塔刀架60 的工具61和附接到刀架40的工具41分別同時(shí)抵接到工件W的兩側(cè)上， 可以平行地機(jī)加工兩側(cè)。
此時(shí)也可對(duì)工具61進(jìn)行與上述類似的切削刃高度調(diào)整。在調(diào)整工 具61的切削刃高度時(shí)，利用由X2軸馬達(dá)25所驅(qū)動(dòng)的工具61的行進(jìn)距 離而不是在工具41的情況下所利用的行進(jìn)距離dt。通過對(duì)工具41和工 具61兩者進(jìn)行切削刃高度調(diào)整，可以更準(zhǔn)確和更精確地機(jī)加工工件W。
第四，當(dāng)前實(shí)施方式的車床包括刀具庫70和工具更換機(jī)構(gòu)80。當(dāng) 需要將任何類型的任何工具附接到刀架40時(shí)，可對(duì)工具執(zhí)行與上述相 似的切削刃高度調(diào)整。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，而是可以以各種方式修改。修改
示例包括如下
(1) 在上述實(shí)施方式中，第一直徑值D1和第二直徑值D2由工件 直徑測(cè)量裝置201自動(dòng)地測(cè)得。這些值也可手動(dòng)地測(cè)得。
在這種情況下，如圖12所示，依據(jù)這種實(shí)施方式的車床包括例如 用于將手動(dòng)測(cè)得值Dl和D2送至控制單元101的輸入操作面板202。依 據(jù)這種實(shí)施方式的車床如圖13所示進(jìn)行切削刃高度調(diào)整。在圖13中， 第一切削、工具41沿Z2軸方向的移動(dòng)、以及第二切削與參照?qǐng)D7至圖 9所述的那些步驟相同(圖13的步驟Sll至步驟S23)。例如借助于千 分尺或顯微鏡手動(dòng)地測(cè)得第一直徑值Dl和第直徑值D2 (圖13的步驟 S14 )。然后，將所得值Dl和D2通過輸入操作面板202輸入控制單元 101 (圖13的步驟S15 )?？刂茊卧?01由Dl和D2以及工具41的行進(jìn) 距離dt計(jì)算出切削刃高度偏差量dy (圖13的步驟S16)。然后，通過 自動(dòng)地驅(qū)動(dòng)Yl軸馬達(dá)42移動(dòng)工具41(圖13的步驟S17)。然后，恢復(fù) 機(jī)加工(圖13的步驟S18)。
在前面的描述中，通過輸入操作面板202輸入直徑值D1和D2。但 是也可輸入D1/2和D2/2，即半徑值。
依據(jù)借助于手動(dòng)測(cè)量的此種模式，可肉眼觀察和檢查工件的實(shí)際狀 態(tài)，并可準(zhǔn)確地執(zhí)行隨后的機(jī)加工。
(2) 無論第一直徑值D1和第二直徑值D2是自動(dòng)地還是手動(dòng)地測(cè) 得，切削刃高度偏差量dy均可由Dl和D2以及工具41的行進(jìn)直徑dt 計(jì)算出，并且Yl軸馬達(dá)42可被手動(dòng)地驅(qū)動(dòng)而不是由控制單元101基于 量值dy馬區(qū)動(dòng)，以移動(dòng)工具41。
考慮到各種實(shí)際因素，例如所需的機(jī)加工精度、工件的實(shí)際狀態(tài)等， 可基于操作人員的判斷實(shí)施上述(1)和(2)中的模式。無論如何，通 過選定合適方法，可以更有利地機(jī)加工工件W。
依據(jù)前面所述，由控制單元101基于D1、 D2和dt完成對(duì)切削刃高 度偏差量dy的計(jì)算。但是，這種計(jì)算可借助于計(jì)算器、表格計(jì)算等手 動(dòng)地完成。在這種情況下，手動(dòng)計(jì)算出的切削刃高度偏差量dy通過輸 入操作面板202直接反饋送車床。
(3) 在上述實(shí)施方式中，工具41的切削刃高度和工件W的中心
線之間的偏差角e由等式2中的等式(i)得到，并且根據(jù)辦-小sii^
由該角e得到切削刃高度偏差量dy。由于用于設(shè)置在主軸30上的工件 W的握持系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的"性質(zhì)"或特性以及各種其它因素，在工具 41和工件W之間可能會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的"偏差"。因此，等式2中的等 式(1)或等式辦wl.sir^可根據(jù)此種獨(dú)特的"偏差"視情況而定而適當(dāng) 地修改，并且可由經(jīng)過修改的等式計(jì)算出切削刃高度偏差量。
(4) 在上述實(shí)施方式中，X1和X2軸方向，Zl、 Z2、 Z3軸方向以 及Z4軸方向、以及Y1和Y2軸方向互相垂直。但是，它們可以不垂直， 只 要它們?nèi)∠虿煌纯伞?br> (5) 在上述實(shí)施方式中，XI軸方向和X2軸方向互相平行，并 且Yl軸方向和Y2軸方向互相平行。不過，它們可以彼此并不平行。 例如，刀架40可斜向下地移動(dòng)以使工具41前進(jìn)，并且轉(zhuǎn)塔刀架60可 對(duì)稱地斜向下移動(dòng)以使工具61前進(jìn)。
(6) 可以通過移動(dòng)主軸30或相對(duì)主軸50同時(shí)固定刀架40或轉(zhuǎn) 塔刀架60的位置來執(zhí)行對(duì)工件W的機(jī)加工。相反，可以通過移動(dòng)刀架 40或轉(zhuǎn)塔刀架60同時(shí)固定主軸30或相對(duì)主軸50的位置來可執(zhí)行機(jī)加 工。
(7) 在上述實(shí)施方式中，設(shè)置有導(dǎo)引套筒卯。但是，該構(gòu)件可略去。
依據(jù)上述實(shí)施方式，在開始機(jī)加工之后，校正工具的切削刃高度和 工件的中心線之間的偏差，然后恢復(fù)機(jī)加工。但是，可實(shí)驗(yàn)性地進(jìn)行第一 切削和第二切削，其后可校正任何偏差，并可開始對(duì)工件進(jìn)行機(jī)加工(非 初步機(jī)加工)。這種非初步機(jī)加工示為圖8步驟S8處的開始機(jī)加工、以及 圖13步驟S18處的開始機(jī)加工。
本申請(qǐng)基于2006年10月6日提交的日本專利申請(qǐng)案No. 2006-274789，并包括說明書、權(quán)利要求書、附圖以及摘要。上述日本 專利申請(qǐng)案的所有公開內(nèi)容通過援引并入本文中。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明可用于對(duì)工件進(jìn)行準(zhǔn)確機(jī)加工的車床中。本發(fā)明可用于準(zhǔn) 確機(jī)加工工件的機(jī)加工方法中。
權(quán)利要求
1.一種車床，其包括主軸(30)，其包括用于握持工件(W)的卡盤；刀架(40)，通過抵接在所述工件(W)上對(duì)所述工件(W)進(jìn)行機(jī)加工的工具(41)附接到所述刀架(40)；刀架驅(qū)動(dòng)單元，其沿X軸方向和與所述X軸方向不同的Y軸方向移動(dòng)所述刀架(40)，所述X軸方向是從所述工具(41)向所述工件(W)延伸的方向；控制單元，其執(zhí)行控制以驅(qū)動(dòng)所述刀架驅(qū)動(dòng)單元，使得所述工具(41)沿所述X軸方向和沿所述Y軸方向移動(dòng)；以及輸入單元，其用于輸入所測(cè)得的所述工件(W)的直徑值，其中所述控制單元在沿所述X軸方向移動(dòng)所述工具(41)時(shí)，經(jīng)由所述刀架驅(qū)動(dòng)單元對(duì)所述工件(W)進(jìn)行第一切削并隨后對(duì)所述工件(W)進(jìn)行第二切削，基于所述工件(W)在被進(jìn)行了所述第一切削之后的第一直徑值、所述工件(W)在被進(jìn)行了所述第二切削之后的第二直徑值、以及從完成所述第一切削直到完成所述第二切削為止所述工具(41)沿所述X軸方向的行進(jìn)距離，計(jì)算所述工具(41)的切削刃高度和所述工件(W)的中心線之間的沿所述Y軸方向的偏差量，所述第一直徑值和所述第二直徑值以及所述行進(jìn)距離從所述輸入單元輸入，以及在校正所述偏差量之后，經(jīng)由所述刀架驅(qū)動(dòng)單元對(duì)所述工件(W)進(jìn)行第三切削。
2. 如權(quán)利要求1所述的車床， 其中，所述輸入單元包括輸入操作單元，其用于手動(dòng)地輸入所測(cè)得的所述工件(W)的直徑；以及饋送單元，其將輸入到所述輸入操作單元中的所述第一直徑值和所 述第二直徑值饋送到所述控制單元。
3. 如權(quán)利要求1所述的車床， 其中，所述輸入單元包括測(cè)量單元，其自動(dòng)地測(cè)量所述工件(W)的直徑；以及 饋送單元，其將由所述測(cè)量單元所測(cè)得的所述第一直徑值和所述第 二直徑值饋送到所述控制單元。
4. 如權(quán)利要求2所述的車床，其中，所述控制單元在經(jīng)由所述刀架驅(qū)動(dòng)單元移動(dòng)所迷工具(41) 以使所述工具(41)的切削刃高度和所述工件(W)的中心線相對(duì)于彼 此位于預(yù)定的位置關(guān)系之后，自動(dòng)地進(jìn)行所述第三切削。
5. 如權(quán)利要求3所述的車床，其中，所述控制單元在經(jīng)由所述刀架驅(qū)動(dòng)單元移動(dòng)所述工具(41) 以使所述工具(41)的切削刃高度和所述工件(W)的中心線相對(duì)于彼 此位于預(yù)定的位置關(guān)系之后，自動(dòng)地進(jìn)行所述第三切削。
6. 如權(quán)利要求4所述的車床，其中，所述控制單元移動(dòng)所述工具(41)， 4吏得所述工具(41)的 切削刃高度和所述工件(W)的中心線位于共同平面上。
7. 如權(quán)利要求5所述的車床，其中，所述控制單元移動(dòng)所述工具(41)，使得所述工具(41)的 切削刃高度和所述工件(W)的中心線位于共同平面上。
8. 如權(quán)利要求3所述的車床，其中，所述測(cè)量單元包括激光發(fā)射部，其能夠發(fā)射激光；光接收 部，其能夠接收經(jīng)過所述工件(W)的所述激光的經(jīng)過光；以及測(cè)量部， 其能夠根據(jù)由所述激光發(fā)射部所發(fā)射的所述激光的截面積和由所述光 接收部所接收的所述經(jīng)過光的截面積來測(cè)量所述工件(W)的所述第一 直徑值和所述工件(W)的所述第二直徑值，
9. 一種用于車床控制的計(jì)算機(jī)程序，用于控制計(jì)算機(jī)以控制如下 車床，所述車床包括主軸(30),其包括用于握持工件(W)的卡盤；刀架(40)，用于通過抵接在所述工件(W)上對(duì)所述工件(W)進(jìn)行機(jī)加工的工具(41)附接到所述刀架(40);刀架驅(qū)動(dòng)單元，其沿X軸方向和與所述X軸方向不同的Y軸方向移動(dòng)所述刀架(40 )，所述X軸方向是從所述工具(41)向所述工件(W) 延伸的方向；控制單元，其執(zhí)行控制以驅(qū)動(dòng)所述刀架驅(qū)動(dòng)單元，使得所述工具 (41)沿所述X軸方向和沿所述Y軸方向移動(dòng)；以及輸入單元，其用于輸入所測(cè)得的所述工件(W)的直徑值， 其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序控制所述控制單元以執(zhí)行 前切削過程，其在沿所述X軸方向移動(dòng)所述工具(41)時(shí)，經(jīng)由所述刀架驅(qū)動(dòng)單元對(duì)所述工件(W)進(jìn)行第一切削并隨后對(duì)所述工件(W)進(jìn)行笫二切削；計(jì)算過程，其基于所述工件(W)在被進(jìn)行了所述笫一切削之后的 第一直徑值、所述工件(W)在被進(jìn)行了所述第二切削之后的笫二直徑 值、以及從完成所述第一切削直到完成所述第二切削為止所述工具(41) 沿所述X軸方向的行進(jìn)距離,計(jì)算所述工具(41)的切削刃高度和所述 工件(W)的中心線之間的沿所述f軸方向的偏差量，所述第一直徑值 和所述第二直徑值以及所述行進(jìn)距離從所述輸入單元輸入，以及后切削過程，其在校正所述偏差量之后，經(jīng)由所述刀架驅(qū)動(dòng)單元對(duì) 所述工件(W)進(jìn)行第三切削。
10. —種通過車床進(jìn)行機(jī)加工的方法，所述機(jī)床利用工具(41)切 削工件(W)，包括第一切削步驟，其沿X軸方向移動(dòng)所述工具Ul)時(shí)，對(duì)所述工件 (W)進(jìn)行第一切削；笫一測(cè)量步驟，其測(cè)量第一直徑值，所述第一直徑值表示所述工件 (W)在所述第一切削步驟之后的直徑；第二切削步驟，其在所述笫一切削步驟之后沿所述X軸方向移動(dòng)所 述工具(41)時(shí)，對(duì)所述工件(W)進(jìn)行第二切削；第二測(cè)量步驟，其測(cè)量第二直徑值，所述第二直徑值表示所述工件 (W)在所述第二切削步驟之后的直徑；偏差量計(jì)算步驟，其基于所述第一直徑值、所述第二直徑值、以及 從完成所述第一切削步驟直到完成所述第二切削步驟為止所述工具 (41)沿所述X軸方向的行進(jìn)距離，計(jì)算所述工具(41)的切削刃高度 和所述工件(W)的中心線之間的沿不同于所述X軸方向的Y軸方向 的偏差量；以及笫三切削步驟，其在校正所述偏差量之后，對(duì)所述工件(W)進(jìn)行 第三切削。
11. 如權(quán)利要求10所述的機(jī)加工方法，其中，所述偏差量計(jì)算步驟是手動(dòng)地執(zhí)行。
12. 如權(quán)利要求10所述的機(jī)加工方法，其中，所述第一測(cè)量步驟和所述第二測(cè)量步驟從激光發(fā)射部向所述 工件(W)發(fā)射激光，并由光接收部接收經(jīng)過所述工件(W)的所述激 光的經(jīng)過光，并且基于由所述激光發(fā)射部所發(fā)射的所述激光的截面積和 由所述光接收部所接收的所述經(jīng)過光的截面積來測(cè)量所述工件(W)的 所述第一直徑值和所述工件(W)的所述笫二直徑值。
全文摘要
在沿X軸方向移動(dòng)工具(41)時(shí)，利用工具(41)對(duì)工件(W)進(jìn)行第一切削，然后對(duì)工件(W)進(jìn)行第二切削。然后，基于進(jìn)行了第一切削之后所測(cè)得的第一直徑值(D1)、進(jìn)行了第二切削之后所測(cè)得的第二直徑值(D2)、以及所述工具(41)在第一切削和第二切削之間的行進(jìn)距離，計(jì)算工具(41)的切削刃高度和工件(W)的中心線之間的偏差量dy。在校正偏差量之后，恢復(fù)對(duì)工件(W)的機(jī)加工。
文檔編號(hào)B23Q17/20GK101351287SQ20078000107
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月6日
發(fā)明者岡村健兒, 嘉瀨雄司 申請(qǐng)人:株式會(huì)社津上