CN116157231A - 机床、位置信息修正方法以及位置信息修正程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机床、位置信息修正方法以及位置信息修正程序。机床具有：主轴，其能旋转地把持工件；刀架，其能够设置加工工件的刀具；移动体，其能够从主轴和刀架独立地移动；接触式传感器，其随着移动体的移动而移动；以及控制装置，其根据经由传感器获取到的主轴位置信息，计算表示主轴的中心位置的中心位置信息，该传感器通过移动移动体而移动到工件附近，控制装置通过移动移动体，经由传感器获取表示刀具的刀刃的位置的刀刃位置信息，根据中心位置信息修正刀刃位置信息。

Description

机床、位置信息修正方法以及位置信息修正程序

技术领域

本公开涉及机床、位置信息修正方法以及位置信息修正程序。

背景技术

已知有在车削中心及加工中心等机床中检测加工工件的刀具的位置的各种技术。例如，已知一种手动将刀具抵接于工件，测定刀具的刀刃与工件之间的位置关系，将刀具的位置作为偏移而输入到NC装置的技术。另外，已知有一种也被称为机外预设的技术，其将通过也被称为预设装置的测量夹具预先调整刀具的位置而安装的刀具保持器安装在机床上。但是，在这些技术中，存在机床的停止时间变长、以及操作员的劳力增加等各种问题。

为了解决这些问题，已知在机床中自动测定工件与刀具之间的位置关系的技术。例如，在日本专利特开2008-200798号公报中，公开了一种机床，其根据测定工件的中心坐标的探头的触针的顶端与刀具的刀刃之间的位置关系，将由探头测定的工件的中心坐标作为基准位置来规定刀具的刀刃位置。另外，在日本专利特开2000-198047号公报中记载了一种机床，其根据使安装在转塔上的传感器的检测部与工件抵接而测定的主轴中心线、和与传感器一起安装在转塔上的刀具与传感器之间的位置关系，计算相对于主轴中心线的刀具的刀刃位置。

发明内容

但是，在日本专利特开2008-200798号公报及日本专利特开2000-198047号公报所记载的技术中，测定工件的中心位置，但未测定刀具的刀刃的位置。在日本专利特开2008-200798号公报及日本专利特开2000-198047号公报所记载的技术中，由于未测定刀具的刀刃的位置，所以在刀具的刀刃的位置因工件的加工等引起的发热等而发生位移时，工件与刀具之间的位置关系有可能包含因刀具的刀刃的位置的位移而引起的误差。

本公开的目的在于提供一种能够高精度地测定工件与刀具之间的位置关系的机床。

本公开的机床具有：主轴，其能旋转地把持工件；刀架，其能够设置加工工件的刀具；移动体，其能够从主轴及刀架独立移动；接触式传感器，其随着移动体的移动而移动；以及控制装置，其根据经由传感器获取到的主轴位置信息，计算表示主轴的中心位置的中心位置信息，该传感器通过移动移动体而移动到工件附近，控制装置通过移动移动体，经由传感器获取表示刀具的刀刃的位置的刀刃位置信息，根据中心位置信息修正刀刃位置信息。

进一步地，在本公开的机床中，优选控制装置以传感器的中心位置与主轴的中心轴一致的方式移动移动体，并且移动刀架而使刀具的刀刃与传感器接触，由此来获取刀刃位置信息。

进一步地，在本公开的机床中，优选传感器具有圆柱状的支承构件、以及具有配置在支承构件的周面上的多个接点的检测部，以传感器的中心位置与主轴的中心轴一致的方式移动移动体包含以支承构件的中心轴与主轴的中心轴一致的方式移动移动体。

进一步地，在本公开的机床中，优选多个接点包含在支承构件的周面上每间隔90度而配置的四个接点，四个接点中包含的间隔180度而配置的一对接点之间的距离与工件的直径相同。

进一步地，在本公开的机床中，优选移动体是能够与主轴相对配置的背面主轴。

另外，本公开的位置修正方法在机床中由控制装置来执行，该机床具有：主轴，其能旋转地把持工件；刀架，其能够设置加工工件的刀具；移动体，其能够从主轴及刀架独立地移动；接触式传感器，其随着移动体的移动而移动；以及控制装置，其根据经由传感器获取到的主轴位置信息来计算表示主轴的中心位置的中心位置信息，该传感器通过移动移动体而移动到工件附近，该位置修正方法包含：通过移动移动体，经由传感器获取表示刀具的刀刃的位置的刀刃位置信息，根据中心位置信息修正刀刃位置信息。

此外，本公开的位置修正程序在机床中由控制装置来执行处理，该机床具有：主轴，其能旋转地把持工件；刀架，其能够设置加工工件的刀具；移动体，其能够从主轴及刀架独立地移动；接触式传感器，其随着移动体的移动而移动；以及控制装置，其根据经由传感器获取到的主轴位置信息来计算表示主轴的中心位置的中心位置信息，该传感器通过移动移动体而移动到工件附近，所述控制装置所执行得处理包含：通过移动移动体，经由传感器获取表示刀具的刀刃的位置的刀刃位置信息，根据中心位置信息修正刀刃位置信息。

本公开的机床能够高精度地测定工件与刀具之间的位置关系。

附图说明

图1是实施方式的机床的立体图。

图2是图1所示的背面主轴及与背面主轴相邻配置的正面刀架的立体图。

图3是由图1所示的机床执行的位置信息修正处理的流程图。

图4是用于说明图3所示的S102的处理的图，(a)是背面主轴及导套装置的立体图，(b)是导套装置的主视图。

图5是用于说明图3所示的S103的处理的图，(a)是背面主轴及导套装置的立体图(其一)，(b)是背面主轴及导套装置的立体图(其二)。

具体实施方式

以下，参照附图对机床、机床的控制方法以及机床的控制程序进行说明。然而，应当理解，本发明不限于附图或下文所述的实施方式。

图1是实施方式的机床的立体图。

机床1具有床身10、正面主轴11、背面主轴12、导套装置13、刀架14、NC装置20。在床身10上搭载有正面主轴11、背面主轴12、导套装置13及刀架14。正面主轴11是能够把持圆柱状的工件W1的中空状的构件，通过设置在沿轨道15移动的移动机构上而能够向Z1方向移动。背面主轴12是能够把持圆柱状的工件W2的中空状的构件，通过设置在沿轨道16及17移动的移动机构上而能够向Z2方向及X2方向移动。导套装置13固定在床身10上，以能够向Z1方向滑动引导的方式支承正面主轴11所把持的工件W1。刀架14是保持多个刀具的构件，该多个刀具对正面主轴11及背面主轴12所把持的工件W1及W2进行加工，通过设置在沿轨道18及19移动的移动机构上，能够向X1方向及Y1方向移动。正面主轴11、背面主轴12及刀架14的旋转或移动等由搭载在机床1上的NC装置20控制。正面主轴11、背面主轴12以及刀架14能够相互独立地、即分别地移动。NC装置20具有运算电路和存储执行位置信息修正处理的位置修正程序的存储电路等，是指示机床的各种动作的控制装置。位置修正程序也可以使用公知的设置程序等从例如CD-ROM、DVD-ROM等计算机可读取的可移动型记录介质安装到管理存储部42中。

图2是背面主轴12及与背面主轴12相邻配置的正面刀架21的立体图。

正面刀架21也被称为对置刀架，是保持钻头等旋转刀具22、非旋转刀具23以及对刀仪24的构件，随着背面主轴12的移动而一体地移动。对刀仪24是具有圆柱状的支承构件25和配置在支承构件25的顶端的周面上的检测部26的接触式位置传感器。检测部26具有在支承构件25的周面上每间隔90度而配置的四个接点，四个接点与工件W1等对象构件接触，由此从X2和Y2方向各自的两个方向、共计四个方向检测对象构件的位置。

对刀仪24只要不论检测部26所具有的4个接点中包含的、间隔180度而配置的一对接点之间的距离比作为加工对象的工件W1的直径小或大都能够使4个接点与工件W1接触即可。进而，通过选择为一对接点之间的距离与工件W1的直径相同，从而更接近加工工件W1的加工点，因此优选。在此，在一对接点之间的距离为工件W1的直径的0.8倍以上1.2倍以下时，一对接点之间的距离与工件W1的直径相同。

图3是由机床1执行的位置信息修正处理的流程图。图3所示的位置信息修正处理根据来自NC装置20的指令来控制机床1的各要素，并且协同执行。另外，图3所示的位置信息修正处理可以在由刀具加工工件W1之前执行，也可以在由刀具加工工件W1的期间适当执行。例如，图3所示的位置信息修正处理可以在机床1刚启动后立即执行，也可以在工件W1的加工开始前执行，也可以在每次从工件W1形成规定数量的已加工工件时执行。

首先，NC装置20对正面主轴11指示工件W1的把持(S101)。正面主轴11根据NC装置20的指示通过未图示的卡盘把持工件W1。

接着，NC装置20指示表示正面主轴的位置的主轴位置信息的获取(S102)。

图4是用于说明S102的处理的图，图4的(a)是背面主轴12及导套装置13的立体图，图4的(b)是导套装置13的主视图。

NC装置20通过使背面主轴12移动而使对刀仪24移动到导套装置13所支承的工件W1的附近。NC装置20经由移动到工件W1的附近的对刀仪24获取主轴位置信息。

首先，如图4的(b)中箭头A所示，NC装置20使对刀仪24的检测部26与工件W1接触，从对刀仪24获取表示工件W1的上端位置的第1位置信息P1。接着，如图4的(b)中箭头B所示，NC装置20使对刀仪24的检测部26与工件W1接触，从对刀仪24获取表示工件W1的左端位置的第2位置信息P2。接着，如图4的(b)中箭头C所示，NC装置20使对刀仪24的检测部26与工件W1接触，从对刀仪24获取表示工件W1的下端位置的第3位置信息P3。接着，如图4的(b)中箭头C所示，NC装置20使对刀仪24的检测部26与工件W1接触，从对刀仪24获取表示工件W1的右端位置的第4位置信息P4。然后，NC装置20将经由对刀仪24而获取到的第1位置信息P1～第4位置信息P4作为主轴位置信息进行存储。

接着，NC装置20经由通过移动背面主轴12而移动到工件W1附近的对刀仪24，根据通过S102的处理而获取的主轴位置信息，计算表示正面主轴11的中心位置的中心位置信息(S103)。

NC装置20计算正面主轴11的中心位置的X1方向的坐标Px，作为表示工件W1的X1方向的一方的坐标的第1位置信息P1以及表示工件W1的X1方向的另一方的坐标的第3位置信息P3的中心值(P1+P3)/2。另外，NC装置20计算正面主轴11的中心位置的Y1方向的坐标Py，作为表示工件W1的Y1方向的一方的坐标的第2位置信息P2以及表示工件W1的Y1方向的另一方的坐标的第4位置信息P4的中心值(P2+P4)/2。

接着，NC装置20指示表示刀具的刀刃的位置的刀刃位置信息的获取(S104)。

图5是用于说明S104的处理的图，图5的(a)是背面主轴12及导套装置13的立体图(其一)，图5的(b)是背面主轴12及导套装置13的立体图(其二)。

NC装置20以对刀仪24的中心位置与正面主轴11的中心轴一致的方式使背面主轴12移动，并且使刀架14移动，使刀架14所保持的刀具140的刀刃与对刀仪24接触，由此获取刀刃位置信息。

首先，如图5的(a)所示，NC装置20以使对刀仪24的支承构件25的中心轴与正面主轴11的中心轴一致、且使对刀仪24的检测部26接近工件W1的方式移动背面主轴12。NC装置20以对刀仪24的支承构件25的中心的X1方向和Y方向的位置与在S103的处理中计算出的中心位置信息所表示的坐标(Px，Py)一致的方式使背面主轴12移动。接着，如图5的(a)所示，NC装置20使刀具140的刀刃从刀架14的X1方向的一方与对刀仪24接触，从对刀仪24获取表示刀刃的下端位置的第1刀刃位置信息K1。接着，如图5的(b)所示，NC装置20使刀具140的刀刃从刀架14的Y1方向的一方与对刀仪24接触，从对刀仪24获取表示刀刃的右端位置的第2刀刃位置信息K2。根据第1刀刃位置信息K1和第2刀刃位置信息K2，计算刀具140的刀刃的X1方向和Y1方向的坐标(Kx，Ky)。

然后，NC装置20根据在S103的处理中运算出的中心位置信息，修正在S104的处理中获取到的刀刃位置信息(S105)。NC装置20以中心位置信息中包含的正面主轴11的中心位置的X1方向及Y1方向的坐标(Px，Py)为基准，修正刀具140的刀刃的X1方向及Y1方向的坐标(Kx，Ky)，生成修正坐标(Cx，Cy)。在修正坐标(Cx，Cy)中，Cx表示为(Px-Kx)，Cy表示为(Py-Ky)。在S105的处理中生成的修正坐标(Cx，Cy)是从刀具140的刀刃位置到工件W1的距离，Cx也称为“直径”，Cy也称为“芯”。

然后，位置信息修正处理结束。在位置信息修正处理结束后，机床1通过刀具140对工件W1执行在根据位置信息修正处理修正后的刀具刀刃位置的加工处理。

机床1通过单一的对刀仪24测定工件W1及刀具140双方的位置，所以能够高精度地修正工件W1与刀具140之间的位置关系。

另外，机床1使对刀仪24的中心位置与工件W1的中心轴一致，由此能够使对刀仪24的中心位置与正面主轴11的中心轴一致，使对刀仪24接近工件W1的附近(加工时的位置)。

另外，在工件W1的附近配置了对刀仪24的状态下，机床1在与加工工件W1的位置接近的位置上获取表示刀具140的刀刃位置的刀刃位置信息，因此与在刀具140远离工件W1的状态下获取刀刃位置信息的情况相比，能够高精度地获取刀刃位置信息。

另外，在计算出表示正面主轴11的中心位置的中心位置信息之后，如果预先存储有针对基于中心位置信息的刀刃位置信息的修正量，则机床1能够以该修正量修正工件W1与刀具140之间的位置关系。在这种情况下，也可以不使工件W1的中心轴与对刀仪24的中心位置一致。

另外，机床1在利用刀具140加工工件W1的期间执行位置信息修正处理，由此即使在刀具140的刀刃磨损的情况下，也能够高精度地修正刀具140的刀刃与工件W1之间的位置关系。另外，机床1在利用刀具140加工工件W1的期间执行位置信息修正处理，由此能够检测出刀具140的刀刃的破损。

另外，在选择为检测部26中包含的、间隔180度而配置的一对接点之间的距离与工件W1的直径相同的情况下，对刀仪24在比加工工件W1时的刀具140的位置更接近的位置获取刀刃位置信息。由于检测部26中包含的隔开180度配置的一对接点之间的距离与工件W1的直径相同，所以对刀仪24能够进一步提高刀刃位置信息的精度。

另外，由于对刀仪24安装在随着背面主轴12的移动而移动的正面刀架21上，因此无需另外配置用于对刀仪24的移动的构件，就能够从工件W1及刀具140获取主轴位置信息及刀具位置信息。

在机床1中，对刀仪24安装在随着背面主轴12的移动而移动的正面刀架21上，但在实施方式的机床中，接触式传感器只要由移动接触式传感器的移动体保持即可。

另外，在机床1中，对刀仪24的检测部26以检测X1方向和Y1方向的方式配置接点部，但在实施方式的机床中，对刀仪的检测部也可以以能够进一步检测Z1方向的方式配置接点部。通过对刀仪的检测部能够进一步检测Z1方向，能够将刀具140的刀刃位置与工件W1之间的距离生成为三维坐标，该三维坐标除了包含表示X1方向的“直径”以及表示Y1方向的“芯”之外还包含表示Z1方向的“长度”。

另外，在实施方式的机床中，对刀仪的检测部也可以以能够检测X1方向和Y1方向中的任一方的方式配置接点部。例如，在对刀仪的检测部仅能够检测Y1方向时，位置信息修正处理仅对Y1方向执行位置信息修正处理。对刀仪的检测器可以仅具有单一的接点。当对刀仪的检测部仅具有单一的接点时，对刀仪以能够在Z1方向的周围旋转的方式配置。

另外，在所说明的位置信息修正处理中，具有能引导地支承工件W1的导套装置13，但实施方式的机床也可以不具有导套装置13。

Claims (7)

1.一种机床，其特征在于，具有：

主轴，其能旋转地把持工件；

刀架，其能够设置加工所述工件的刀具；

移动体，其能够从所述主轴和所述刀架独立地移动；

接触式传感器，其随着所述移动体的移动而移动；以及

控制装置，其根据经由所述传感器获取到的主轴位置信息，计算表示所述主轴的中心位置的中心位置信息，所述传感器通过移动所述移动体而移动到所述工件附近，

所述控制装置通过移动所述移动体，经由所述传感器获取表示所述刀具的刀刃的位置的刀刃位置信息，根据所述中心位置信息修正所述刀刃位置信息。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述控制装置以所述传感器的中心位置与所述主轴的中心轴一致的方式移动所述移动体，并且移动所述刀架而使所述刀具的刀刃与所述传感器接触，由此来获取所述刀刃位置信息。

3.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，

所述传感器具有圆柱状的支承构件、和具有配置在所述支承构件的周面上的多个接点的检测部，

以所述传感器的中心位置与所述主轴的中心轴一致的方式移动所述移动体包含以支承构件的中心轴与所述主轴的中心轴一致的方式移动所述移动体。

4.根据权利要求3所述的机床，其特征在于，

所述多个接点包含在所述支承构件的周面上每间隔90度而配置的四个接点，

四个接点中包含的间隔180度配置的一对所述接点之间的距离与所述工件的直径相同。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的机床，其特征在于，

所述移动体是能够与所述主轴相对配置的背面主轴。

6.一种位置修正方法，其特征在于，在机床中由控制装置来执行，

所述机床具有：

主轴，其能旋转地把持工件；

刀架，其能够设置加工所述工件的刀具；

移动体，其能够从所述主轴和所述刀架独立地移动；

接触式传感器，其随着所述移动体的移动而移动；以及

控制装置，其根据经由所述传感器获取到的主轴位置信息，计算表示所述主轴的中心位置的中心位置信息，所述传感器通过移动所述移动体而移动到所述工件附近，

所述位置修正方法包含：

通过移动所述移动体，经由所述传感器获取表示所述刀具的刀刃的位置的刀刃位置信息，

根据所述中心位置信息修正所述刀刃位置信息。

7.一种位置修正程序，其特征在于，在机床中由控制装置来执行处理，

所述机床具有：

主轴，其可旋转地把持工件；

刀架，其能够设置加工所述工件的刀具；

移动体，其能够从所述主轴和所述刀架独立地移动；

接触式传感器，其随着所述移动体的移动而移动；以及

控制装置，其根据经由所述传感器获取到的主轴位置信息，计算表示所述主轴的中心位置的中心位置信息，所述传感器通过移动所述移动体而移动到所述工件附近，

所述控制装置所执行的处理如下：

通过移动所述移动体，经由所述传感器获取表示所述刀具的刀刃的位置的刀刃位置信息，

根据所述中心位置信息修正所述刀刃位置信息。

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