CN112041113B - 机床 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够高精度地测量工件(W)的加工精度且能够大幅度地缩短从加工到加工精度的测量为止所需要的时间的机床(1)。一边使工具及工件(W)相对移动一边加工工件(W)的机床(1)具备:盖体(2),将加工工件(W)的加工区域与外部隔开;以及温度调整构件(30),在加工工件(W)时使用,调整加工区域的环境温度。
Description
技术领域
本发明涉及一种以测量工件的加工精度的方式构成的机床。
背景技术
以前,已知有一种机床,能够在结束全部的加工之后将工件(被加工物)留在机内,将测量器装设在工具主轴等而直接进行测量。例如在专利文献1(日本专利特开2013-129036号公报)中公开了一种机床,从超精密加工及清洁到机上的测量作业由数值控制装置自动地进行而无需作业人员介入。在该机床中,将加工机的驱动轴的运转区域预先分为加工区域、清洁区域及测量区域,并通过数值控制装置来监控驱动轴的位置,当驱动轴进入各区域时,分配给各区域的作业自动开始,并继续进行相同作业直到离开该区域为止。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2013-129036号公报
发明内容
发明要解决的问题
另一方面,为了进行加工后的工件的准确的形状测量,必须在理想的环境温度下测量形状。然而,由于加工时产生的热的影响,加工后的机内会成为与理想的环境温度背离的环境温度,在成为理想的环境温度之前无法开始工件的准确的形状测量。
然而,在所述现有例中,基于驱动轴属于加工区域、清洁区域、还是测量区域的位置信息,自动地判断是移至加工作业还是移至测量作业等,因此存在如下问题:即便在非常高的环境温度之下也要进行工件的形状测量,无法保持测量器与工件的位置关系固定,从而无法进行准确的形状测量。
另外,在所述现有例中,也能够以如下方式进行控制,即,等待驱动轴的移动直到非常高的环境温度成为理想的环境温度为止,且在成为对于测量而言理想的环境温度的时间点使驱动轴移动到测量区域,但结果存在如下问题:必须等待到成为对于测量而言理想的环境温度为止,该等待时间会导致花费额外的制造时间,从而大幅度地增加整个制造所花费的时间。
本发明是鉴于以上的实际情况而完成的,目的在于提供一种能够高精度地测量工件的加工精度且能够大幅度地缩短从加工到加工精度的测量为止所需要的时间的机床。
解决问题的技术手段
用来解决所述问题的本发明涉及一种机床,一边使工具及工件相对移动一边加工所述工件,且具备:
盖体,将加工所述工件的加工区域与外部隔开;以及
温度调整构件,在加工所述工件时使用,调整所述加工区域的环境温度。
根据该机床,由于具备调整加工区域的环境温度的温度调整构件,所以能够调整工件加工后的加工区域的环境温度,因此能够将刚加工后达到高温的环境温度引导为适合于测量工件的加工精度的温度(例如20℃)。因此,由于能够将测量加工后的工件的加工精度时的环境温度保持为固定,所以能够将测量器与工件的位置关系保持为固定,能够进行高精度的形状测量。此外,由于无须等待到测量加工后的工件的加工精度时的环境温度成为对测量而言理想的环境温度为止,所以能够大幅度地减少整个制造所花费的时间。
另外,在所述机床中,所述温度调整构件也可具备:温度传感器,检测所述环境温度;流体喷射喷嘴,朝向所述工件喷射流体;以及控制部,以根据由所述温度传感器检测出的温度,喷射所述流体的方式,控制所述流体喷射喷嘴的喷射动作。
根据该机床,具备检测加工区域的环境温度的温度传感器,根据由温度传感器检测出的温度,朝向被加工的工件喷射流体。由此,能够在测量加工后的工件的加工精度时的环境温度成为特定的温度以上时自动地将该环境温度引导为对测量而言理想的环境温度。因此,作业人员无须判断环境温度是否适合于测量。
此处,“流体”除了能够使用像压缩空气一样的气体以外,还能够使用液体,更具体来说,能够使用通常在机床中使用的冷却液。
另外,在所述机床中,所述控制部也可以在由所述温度传感器检测出的温度为第1温度以上时,从所述喷射喷嘴喷射的喷射量成为最大的方式,控制所述流体喷射喷嘴的喷射动作。
根据该机床,在环境温度成为特定的温度以上时从喷射喷嘴喷射的喷射量成为最大。因此,即便在环境温度成为非常高的温度时也能够将环境温度急速地冷却(急速冷却)到特定的温度。
另外,在所述机床中,所述温度调整构件也可具备:温度传感器,检测所述环境温度;空气吸引机,吸引所述加工区域内的空气;以及控制部,以根据由所述温度传感器检测出的温度,吸引所述加工区域内的空气的方式,控制所述空气吸引机的吸引动作。
根据该机床,具备检测加工区域的环境温度的温度传感器,根据由温度传感器检测出的温度,吸引加工区域内的空气。由此,能够在测量加工后的工件的加工精度时的环境温度成为特定的温度以上时自动地将该环境温度引导为对测量而言理想的环境温度。因此,作业人员无须判断环境温度是否适合于测量。此外,空气吸引机在吸引空气时,也可吸引喷射至加工区域内的流体。
另外,在所述机床中,所述控制部也可以在由所述温度传感器检测出的温度为第2温度以上时,由所述空气吸引机吸引的吸引量成为最大的方式,控制所述空气吸引机的吸引动作。
在该机床中,在环境温度成为特定的温度以上时由空气吸引机吸引的吸引量成为最大。因此,即便在环境温度成为非常高的温度时也能够将环境温度急速地冷却(急速冷却)至特定的温度。
另外,在所述机床中,所述控制部也可以在所述工件的加工结束时,从所述喷射喷嘴喷射的喷射量成为最大的方式,控制所述流体喷射喷嘴的喷射动作。
根据该机床,在工件的加工结束时从喷射喷嘴喷射的喷射量成为最大。由此,能够不利用温度传感器等检测环境温度,而将环境温度更急速地冷却(急速冷却)至特定的温度。因此,由于无须在机内具备用来检测温度的温度传感器,所以无须对放置在高温多湿的恶劣的环境下的温度传感器的故障等进行维护,从而维护性提高。
另外,在所述机床中,所述控制部也可以在从所述工件的加工结束时起特定的时间间隔内,从所述喷射喷嘴喷射的喷射量成为最大的方式,控制所述流体喷射喷嘴的喷射动作。
根据该机床,由于以在从工件的加工结束时起特定的时间间隔内喷射量成为最大的方式从喷射喷嘴喷射流体,能够不利用温度传感器等检测环境温度,而将环境温度更急速地冷却至特定的温度。因此,由于无须在机内具备用来检测温度的温度传感器,所以无须对放置在高温多湿的恶劣的环境下的温度传感器的故障等进行维护,从而维护性提高。
另外,在所述机床中,所述控制部也可以在从所述工件的加工结束时起特定的时间间隔内,由所述空气吸引机吸引的吸引量成为最大的方式,控制所述空气吸引机的吸引动作。
根据该机床,在从工件的加工结束时起特定的时间间隔内由空气吸引机吸引的吸引量成为最大。由此,能够不利用温度传感器等检测环境温度,而将环境温度更急速地冷却至特定的温度。因此,由于无须在机内具备用来检测温度的温度传感器,所以无须对放置在高温多湿的恶劣的环境下的温度传感器的故障等进行维护,从而维护性提高。
另外,在所述机床中,也可还具备进行所述工件表面的形状测量的机内测量***,所述控制部以在由所述温度传感器检测出的温度为第3温度以下时,所述机内测量***进行所述工件表面的形状测量的方式进行控制。
根据该机床,能够不测量因高温而膨胀的工件,而测量未膨胀时的工件的表面形状。由此,能够高精度地测量工件的表面形状。这样,能够高精度地测量工件的加工精度,甚至能够通过基于该高精度地测量出的加工精度进行迅速且适当的工具修正,来良好地维持特定的加工精度。
发明的效果
像以上一样,根据本发明的机床,能够高精度地测量工件的加工精度且能够大幅度地缩短从加工到加工精度的测量为止所花费的时间。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的NC(Numerical Control,数字控制)机床的概略性的构成的俯视图。
图2是图1的NC机床的前视图。
图3是表示本发明的实施方式的变化例1的NC机床的概略性的构成的俯视图。
图4是表示本发明的实施方式的变化例2的NC机床的概略性的构成的俯视图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外,在以下的各变化例中,对相同的构成要素标注相同的符号。
实施方式.
图1是表示本发明的实施方式的NC机床1的概略性的构成的俯视图,图2是图1的NC机床1的前视图。如图1及图2所示,NC机床1包括:NC机床主体10;托板更换装置16,配设在该NC机床主体10的附近;盖体2,将加工工件W的加工区域与外部隔开;进给机构(未图示),使主轴6与载台7相对移动;工具更换装置(未图示),将装设在主轴6的工具更换为新的工具;控制部20,对各进给机构部及工具更换装置的动作进行控制;测量***40,测量被加工的工件W的加工精度;以及温度调整构件30,在加工工件W时使用,调整盖体2内的加工区域的环境温度。
NC机床主体10具备:床4;柱3,配设在该床4上,且能够向箭示X轴方向移动;主轴头5,由该柱3支撑,且能够向箭示Y轴方向移动;主轴6,保持工具(未图示),且由主轴头5能够旋转地支撑;以及载台7,配设在床4上,能够向箭示Z轴方向移动,这些动作由控制部20控制。
载台7以将托板8载置及固定的方式构成,在该托板8装设工件W。而且,通过使柱3、主轴头5及载台7分别向各轴方向移动,来使工具(未图示)与工件W相对移动。由此,加工工件W。
工具更换装置具备:工具箱,收纳多个工具;以及更换机构,更换收纳在工具箱的工具与装设在主轴6的工具;该更换机构首先将装设在主轴6的工具拔出之后,将新的工具装设在主轴6。
测量***40具备探针41、以及算出工件W的加工精度且将所算出的数据输出的数据处理构件(未图示)。探针41构成为,仅在设置在探针41的前端部的测头(gauge head)41a接触工件W的加工面时,将接触信号输出到数据处理构件。
此外,探针41收纳在工具更换装置的工具箱内,在进行工件W的测量时,由更换机构装设在主轴6。此处,探针41装设在主轴6并通过该旋转动作与安装着工件W的载台7的移动动作而能够向正交三轴方向移动,使设置在探针41的前端部的测头41a接触工件W的表面。
数据处理构件基于沿着作为加工对象物的工件W的加工面移动的探针41的三维空间内的位置信息与探针41接触工件W的加工面时输出的接触信号,执行工件W的形状测量等运算处理。
具体来说,使探针41移动到预先设定的各测量位置,在该位置处使探针41的前端部的测头41a接触工件W。如果使测头41a接触工件W,那么从探针41输出接触信号,基于该接触信号与由线性编码器(未图示)检测的探针41的位置数据,在数据处理构件(未图示)中算出工件W的加工精度,并输出其算出结果。
盖体2以围绕基台14及托板载置台15的方式沿着基台14的周围设置,具备用来供更换机构11回转的开口部9。而且,该开口部9由竖立设置在更换机构11的更换臂13上的间隔板12盖住。因此,NC机床主体10设置在由盖体2及间隔板12盖住的空间内,由此,防止切削油或工件W的加工中产生的切屑向外部飞散。
另外,在盖体2的适当位置设置有工件取出口(未图示),且通过该工件取出口(未图示),从托板载置台15上的托板8卸除工件W,相反,将下一工件W装设在该托板8。
托板更换装置16为回转式的装置,包括附设在床4的基台14、能够回转地配设在该基台14上的更换机构11、以及配设在基台14上的托板载置台15,更换机构11具备在更换机构11的两端部能够保持托板8的更换臂13、由使该更换臂13回转的驱动电动机等构成的驱动构件(未图示)、以及由使更换臂13上下移动的油压缸等构成的升降构件(未图示)等。
更换臂13以利用升降构件(未图示)向上方移动的方式构成。此处,在更换臂13向上方移动时,更换臂13使分别载置在载台7及托板载置台15上的各托板8保持在它的两端部而向上方移动。接下来,在利用驱动构件(未图示)使更换臂13回转180°之后,更换臂13向下方移动,保持在两端部的各托板8分别载置在载台7及托板载置台15。这样,载置在载台7及托板载置台15上的各托板8分别由更换机构11更换。
温度调整构件30包括:温度传感器32,设置在主轴6附近,且检测加工区域内的环境温度;流体喷射喷嘴33,朝向载置在载台7的工件W喷射流体;以及空气吸引机31,吸引加工区域内的空气。此处,空气吸引机31例如包含集雾器或切屑吸引机等,但包含能够吸引加工区域内的空气或流体的所有装置。
控制部20以根据由温度传感器32检测出的温度,在将工件W载置于载台7的状态下喷射流体的方式,控制流体喷射喷嘴33的喷射动作。详细来说,控制部20以在由温度传感器32检测出的温度为第1温度以上时,从流体喷射喷嘴33喷射的喷射量成为最大的方式,控制流体喷射喷嘴33的喷射动作。
另外,控制部20以根据由温度传感器32检测出的温度,吸引加工区域内的空气的方式,控制空气吸引机31的吸引动作。详细来说,控制部20以在由温度传感器32检测出的温度为第2温度以上时,由空气吸引机31吸引的吸引量成为最大的方式,控制空气吸引机31的吸引动作。
以下,将对以如上方式构成的NC机床1的动作进行说明。
首先,如果装设在载台7上的托板8的现工件W的加工完成,那么温度调整构件30动作而调整加工区域的环境温度。由此,能够将在刚加工之后成为高温的环境温度引导为适合于测量工件W的加工精度的温度(例如20℃)。因此,由于能够将测量加工后的工件W的加工精度时的环境温度保持为固定,所以能够将测头41a与工件W的位置关系保持为固定,能够进行高精度的形状测量。此外,由于无须等待至测量加工后的工件W的加工精度时的环境温度成为对测量而言理想的环境温度为止,所以能够大幅度地减少整个制造所花费的时间。
温度调整构件30具备检测加工区域的环境温度的温度传感器32,根据由温度传感器32检测出的温度,朝向加工的工件W喷射流体。由此,在测量加工后的工件W的加工精度时的环境温度成为特定的温度以上时能够自动地将该环境温度引导为对测量而言理想的环境温度。因此,作业人员无须判断环境温度是否适合于测量。
详细来说,如果由温度调整构件30中的温度传感器32检测出的温度为第1温度以上,那么流体从流体喷射喷嘴33以最大的喷射量朝向载置在载台7的现工件W喷射。由此,能够将加工工件W的加工区域的环境温度急速地冷却。接下来,如果由温度传感器32检测出的温度为第2温度以上,那么喷射至工件W的加工区域内的流体由空气吸引机31以最大的吸引量吸引。由此,能够将加工工件W的加工区域的环境温度急速地冷却。
接下来,如果由温度传感器32检测出的温度为第3温度以下,那么工具更换装置使用其工具更换机构将收纳在工具箱内的测量***40的探针41装设在主轴6。利用该测量***40算出工件W的加工精度,输出其算出结果。此处,收纳在工具箱内的测量***40的探针41利用更换机构装设在主轴6。
载置在载台7及托板载置台15上的各托板8分别由更换机构11更换。由此,将装设有下一工件W的托板8载置并固定在载台7上,开始该下一工件W的加工,另一方面,将装设有加工后的现工件W的托板8载置在托板载置台15上,利用测量***40测量现工件W的加工精度。
此处,托板8的更换是在开口部9中通过更换机构11回转来进行,如果利用该更换机构11进行的托板8的更换结束,那么利用间隔板12再次盖住开口部9。由此,利用测量***40进行的测量是在由盖体2及间隔板12盖住且利用温度调节构件30将环境温度调整为固定的空间内实施。
这样,已由测量***40测量出加工精度的工件W之后被从托板8卸除,接下来要加工的工件W被装设在托板8。以后,重复这些动作。
如上所述,根据本实施方式的NC机床1,能够将由盖体2及间隔板12盖住的空间内的环境温度利用温度调节构件30调整为固定。因此,由于能够将测量***40的探针41及托板载置台15上的工件W的温度维持为固定,所以能够将它们相互间的位置关系始终保持为固定。因此,能够使利用探针41进行的测量精度为高精度。
如上所述,根据本实施方式的NC机床1,能够高精度地测量工件W的加工精度,甚至能够通过基于该高精度地测量出的加工精度进行迅速且适当的工具修正,来良好地维持特定的加工精度。
此外,根据本实施方式的NC机床1,能够在工件W的加工后马上测量其加工精度,能够基于所测量出的工件W的加工精度调整工具修正量等。由此,能够将测量结果迅速地反映至接下来的加工,能够维持特定的加工精度。
(变化例1)
图3是表示本发明的实施方式的变化例1的机床1A的概略性的构成的俯视图。图3的机床1A如果与图1的机床1进行比较,那么不同之处在于代替控制部20而具备控制部20A。
控制部20A如果与图1的控制部20进行比较,那么不同之处在于,以当工件W的加工结束时,从流体喷射喷嘴33喷射的喷射量成为最大的方式,控制流体喷射喷嘴33的喷射动作。
因此,图3的机床1A如果与图1的机床1进行比较,那么能够更急速地冷却(急速冷却)至环境温度成为特定的温度为止。此外,由于无须在机内具备用来检测温度的温度传感器,所以无须对放置在高温多湿的恶劣的环境下的温度传感器的故障等进行维护,从而维护性提高。
另外,控制部20A如果与图1的控制部20进行比较,那么不同之处在于,以在从工件W的加工结束时起特定的时间间隔内,由空气吸引机31吸引的吸引量成为最大的方式,控制空气吸引机31的吸引动作。
因此,图3的机床1A如果与图1的机床1进行比较,那么能够更急速地冷却至使环境温度成为特定的温度为止。此外,由于无须在机内具备用来检测温度的温度传感器,所以无须对放置在高温多湿的恶劣的环境下的温度传感器的故障等进行维护,从而维护性提高。
(变化例2)
图4是表示本发明的实施方式的变化例2的机床1B的概略性的构成的俯视图。图4的机床1B如果与图1的机床1进行比较,那么不同之处在于代替控制部20而具备控制部20B。
控制部20B如果与图1的控制部20进行比较,那么不同之处在于,以在从工件W的加工结束时起特定的时间间隔内,从流体喷射喷嘴33喷射的喷射量成为最大的方式,控制流体喷射喷嘴33的喷射动作。
因此,图4的机床1B如果与图1的机床1进行比较,那么能够更急速地冷却至环境温度成为特定的温度为止。此外,由于无须在机内具备用来检测温度的温度传感器,所以无须对放置在高温多湿的恶劣的环境下的温度传感器的故障等进行维护,从而维护性提高。
另外,控制部20B如果与图1的控制部20进行比较,那么不同之处在于,以在从工件W的加工结束时起特定的时间间隔内,由空气吸引机31吸引的吸引量成为最大的方式,控制空气吸引机31的吸引动作。
因此,图4的机床1B如果与图1的机床1进行比较,那么能够更急速地冷却至环境温度成为特定的温度为止。此外,由于无须在机内具备用来检测温度的温度传感器,所以无须对放置在高温多湿的恶劣的环境下的温度传感器的故障等进行维护,从而维护性提高。
此外,在本实施方式及变化例中,供设置流体喷射喷嘴33的位置设置在所述位置,但本发明并不限定于此。例如,只要能够在加工区域内喷射流体,则可设置在任何位置。另外,在本实施方式及变化例中,设置有流体喷射喷嘴33与空气吸引机31这两个,但本发明并不限定于此。例如,也可设置流体喷射喷嘴33与空气吸引机31中的一个。此外,关于流体喷射喷嘴33的个数也无任何限定。
另外,从流体喷射喷嘴33喷射的流体除了能够使用像压缩空气一样的气体以外还能够使用液体,更具体来说,能够使用通常在机床中使用的冷却液。
另外,所述机床包含车床、铣床、磨床、切削中心机(machining center)等,所述工具除了平面铣刀、立铣刀、钻头、车刀等切削工具以外,还包含磨石等研削工具。
在本实施方式中,构成为利用竖立设置在更换臂123上的间隔板125来将盖体2的开口部3开闭,但本发明并不限定于此。例如,也可以构成为利用由驱动机构能够向左右方向或上下方向移动的门等来将所述开口部3开闭。另外,并不限定于如上所述的回转式的托板更换装置16,即便为梭式的托板更换装置也能够应用本发明。
此外,所述控制部20、20A、20B包括由CPU(Central Processing Unit,中央处理器)、RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory,只读存储器)等构成的计算机,且利用收纳在其内部的计算机程序来实现其功能,执行所述处理。
以上,对本发明的具体的实施方式进行了说明,但本发明可采用的形态并不受上例的内容任何限定。所述实施方式的说明在所有方面为例示,而并非限制性的内容。对本领域技术人员而言能够适当地进行变化及变更。本发明的范围由权利要求而并非由所述实施方式表示。此外,本发明的范围包含等同于权利要求的范围内的实施方式的变更。
符号的说明
1、1A、1B NC机床
2 盖体
3 柱
4 床
5 主轴头
6 主轴
7 载台
8 托板
9 开口部
10 NC机床主体
11 更换机构
12 间隔板
13 更换臂
20、20A、20B 控制部
30 温度调整构件
31 空气吸引机
32 温度传感器
33 流体喷射喷嘴
40 测量***
41 探针
41a 测头
Claims (5)
1.一种机床,一边使工具及工件相对移动一边加工所述工件,其特征在于,具备:
盖体,将加工所述工件的加工区域与外部隔开;以及
温度调整构件,在加工所述工件时使用,调整所述加工区域的环境温度;
所述温度调整构件具备:
温度传感器,检测所述环境温度;
流体喷射喷嘴,朝向所述工件喷射流体;以及
控制部,以根据由所述温度传感器检测出的温度,喷射所述流体的方式,控制所述流体喷射喷嘴的喷射动作,并且所述控制部以在从所述工件的加工结束时起特定的时间间隔内,从所述流体 喷射喷嘴喷射的喷射量成为最大的方式,控制所述流体喷射喷嘴的喷射动作。
2.根据权利要求1所述的机床,其特征在于,
所述控制部以在由所述温度传感器检测出的温度为第1温度以上时,从所述流体 喷射喷嘴喷射的喷射量成为最大的方式,控制所述流体喷射喷嘴的喷射动作。
3.一种机床,一边使工具及工件相对移动一边加工所述工件,其特征在于,具备:
盖体,将加工所述工件的加工区域与外部隔开;以及
温度调整构件,在加工所述工件时使用,调整所述加工区域的环境温度;
所述温度调整构件具备:
温度传感器,检测所述环境温度;
空气吸引机,吸引所述加工区域内的空气;以及
控制部,以根据由所述温度传感器检测出的温度,吸引所述加工区域内的空气的方式,控制所述空气吸引机的吸引动作,并且所述控制部以在从所述工件的加工结束时起特定的时间间隔内,由所述空气吸引机吸引的吸引量成为最大的方式,控制所述空气吸引机的吸引动作。
4.根据权利要求3所述的机床,其特征在于,
所述控制部以在由所述温度传感器检测出的温度为第2温度以上时,由所述空气吸引机吸引的吸引量成为最大的方式,控制所述空气吸引机的吸引动作。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的机床,其特征在于,
还具备进行所述工件表面的形状测量的机内测量***,
所述控制部以在由所述温度传感器检测出的温度为第3温度以下时,所述机内测量***进行所述工件表面的形状测量的方式进行控制。
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