TWI529028B - Working machinery - Google Patents

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TWI529028B
TWI529028B TW100107887A TW100107887A TWI529028B TW I529028 B TWI529028 B TW I529028B TW 100107887 A TW100107887 A TW 100107887A TW 100107887 A TW100107887 A TW 100107887A TW I529028 B TWI529028 B TW I529028B
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Junichi Ueno
Yutaka Shibui
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Citizen Holdings Co Ltd
Citizen Machinery Co Ltd
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Description

工作機械
本發明，是有關於工作機械。
習知的車床等的工作機械，是將切削加工用的鑽頭和開孔加工用的鑽頭等的工具頂觸於被把持在主軸的圓棒等的加工對象物(工件)，來對於工件施加各種的加工。
且，在上述的工作機械中，使用如鑽頭的旋轉工具，使可以沿著對於工件的軸(與主軸延伸的方向一致)呈90度以外角度傾斜地穿設形成孔等的方式，將工具裝設部繞著B軸(JIS)繞轉(例如專利文獻1)。
[先行技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2002-154034號公報
但是藉由上述的工作機械加工工件時，一般不是從最遠離工件的動作開始位置馬上移動直到進行工件加工的加工位置為止，而是先將工具移動直到最近工件表面為止，並在此位置(加工待機位置)暫時地待機，其後將工具頂觸於工件開始實際的加工。
且，這種加工待機位置，因為是愈接近工件的表面，愈可以縮短加工的周期時間，所以期望儘可能地接近工件的表面。
但是在使工具繞B軸繞轉的方式構成的工作機械中，在工具的繞轉狀態下待機於加工待機位置時，雖在實際的加工開始前，但是工具仍有可能與工件干渉。
特別是，在將加工待機位置設定成非常接近工件表面的位置的工作機械中，其干渉的可能性具有顯著增加的問題。
本發明的工作機械，是可繞轉地支撐對於加工對象物進行加工的工具，並使刀尖對於前述加工對象物傾斜，藉由前述工具進行前述加工對象物的加工時，先使前述工具待機於前述工具的刀尖位於接近前述加工對象物的表面的加工待機位置，再從前述加工待機位置開始移動前述工具的方式進行前述加工對象物的加工，其特徵為：設有加工待機位置修正手段，在繞轉狀態下將前述工具待機於前述加工待機位置時，對應前述工具的直徑及工具的繞轉角度，使前述工具不與前述加工對象物干渉的方式，修正前述加工待機位置。
依據本發明，加工的周期時間不會損失太多，並可以防止因工具的繞轉而與加工待機位置中的工具干渉。
以下，依據圖面所示的實施例說明實施本發明用的形態。
[實施例]
第1圖，是顯示本發明的工作機械的一實施例的自動車床100。
此自動車床100是在床台10上設有主軸台20，主軸台20是將把持加工對象物的其中一例的細長圓棒狀的工件200用的主軸21，朝可繞軸線旋轉驅動自如地支撐。此主軸台20，是沿著與主軸21的軸線方向相同方向的z軸呈直線地可滑移自如。
在床台10上，固定地設有將導引軸套31支撐的導引軸套支撐台30。
導引軸套31，是可沿著z軸的直進移動並容許繞z軸旋轉地導引工件200。
導引軸套支撐台30的與朝向主軸台20的面相反側的面中，安裝有沿著與z軸呈橫方向垂直交叉的x軸延伸的x滑動軌道32。
基座構件33是可滑動自如地被安裝在此x滑動軌道32中。
基座構件33，是藉由馬達，在x滑動軌道32上沿著x軸被移動。
在基座構件33的與朝向主軸台20的面相反側的面中，安裝有沿著與z軸及x軸垂直的y軸延伸的y滑動軌道34。
複數工具40(41、42、…、46、…)被裝設保持的刀具台35是可滑動自如地被安裝在此y滑動軌道34中。
此刀具台35，是藉由馬達，在y滑動軌道34上沿著y軸被移動。
刀具台35，是與習知同樣，對於導引軸套支撐台30，透過x滑動軌道32及y滑動軌道34，可朝x軸方向及y軸方向任意地移動。
刀具台35，具備：將複數工具40由沿著x軸的配列裝設保持的第1工具裝設部36(工具裝設部)、及將複數工具由沿著y軸的配列裝設保持的第2工具裝設部37(工具裝設部)。
這些第1工具裝設部36及第2工具裝設部37，是各別將被配置於其的各工具40，對應其種類固定地保持(例如鑽頭等的切削工具)，或是繞工具40的直徑中心可旋轉自如地保持(例如銑刀和鉸刀、鑽頭等的切刀)。
第2工具裝設部37，是使將被裝設保持在第2工具裝設部37的各工具40可以繞著與y軸平行的B軸繞轉的方式，對於第1工具裝設部36可轉動自如地被支撐。
在刀具台35中，設有使第2工具裝設部37轉動的馬達(繞轉手段)53。藉由此馬達53的驅動，使第2工具裝設部37被轉動，並使被裝設保持在第2工具裝設部37的各工具40繞B軸繞轉。
藉由刀具台35的移動，就可以選擇被裝設保持在第1工具裝設部36或第2工具裝設部37的複數工具40之中的任一個。
藉由刀具台35的移動及主軸21的移動，就可以藉由被選擇的任一個工具40加工工件200的從導引軸套31朝刀具台35側突出的部分。
加工時，第2工具裝設部37是藉由繞B軸繞轉，使被裝設保持在第2工具裝設部37的工具40(銑刀41、鑽頭42等)，是對於工件200的軸線傾斜90度以外的角度，而可以施加對於工件200的軸線穿孔由90度以外的角度延伸的孔等的加工。
刀具台35及主軸20(各馬達)及第2工具裝設部37(馬達53)，是藉著由NC裝置所構成的控制裝置(控制手段)70(第8圖參照)被驅動控制。
此控制裝置70，是將NC程式作為控制程式，並依據此控制程式，實行工件200的加工。
控制裝置70，當將工件200加工時，是選擇工具40(例如銑刀41)，並使位於接近工件200的表面的加工待機位置x2(如第3圖所示)的方式，將被選擇的工具40移動，並暫時地停止(待機)，來進行工件200的加工；該加工待機位置x2，是位於：如第2圖所示的該被選擇的工具40的刀尖(與工具40的軸線垂直並且通過工具40的刀尖的直線及工具40的軸線所交叉的點C)為遠離工件200的動作開始位置x0(實線顯示)、及與工件200的表面接觸且開始實際加工的加工位置x1(二點鎖線顯示)之間。
但是加工待機位置x2，是如第4圖所示，設定成：當將第2工具裝設部37繞B軸(第2圖參照)繞轉，並選擇了被裝設於第2工具裝設部37的工具40的情況時，使工具40有可能干渉工件200的表面程度的接近位置。
且，加工待機位置x2及動作開始位置x0之間，因為只是工具40的移動，所以可將刀具台35由比較高速的給進速度，迅速地前進或後退。
從加工待機位置x2通過加工位置x1的加工移動的速度，是對應工具40的給進速度(切入速度)、工件200的材質和主軸21的旋轉速度、工件200及工具40的與刀尖的接觸角度、切削油的溫度等，預先決定比快給進速度低速的速度。
控制裝置70，是依據加工的需要，將第2工具裝設部37，繞B軸角度0[度]～90[度]的範圍。
將第2工具裝設部37繞B軸繞轉，並選擇被裝設保持在該第2工具裝設部37工具40之後，有可能會在與工具40的軸線垂直且通過刀尖的直線為與工具40的外周緣接觸的部分K(第4圖參照)，使工具40與工件200的表面干渉。
在此，控制裝置70，在將第2工具裝設部37繞B軸繞轉地進行加工時，為了事先迴避加工待機位置x2中的工具40及工件200的干渉，如第5圖所示，被設定成：將加工待機位置x2，修正成遠離工件200的x軸方向的修正後加工待機位置x3(作為加工待機位置修正手段76(第8圖參照)的功能)。
使加工待機位置x2後退的量(修正量)，是對應其工具40的直徑d，由控制裝置70決定。具體而言，其修正量△x(=x2-x3)，是適用工具40的直徑d的一半也就是d/2即可。
此自動車床100，為了可將第2工具裝設部37繞B軸繞轉角度θ(=0[度]～90[度])，工具40繞轉角度θ=90[度]時，工具40的刀尖中心及工件200之間的距離，是只有工具40的半徑分(d/2)從加工待機位置x2朝x軸方向遠離的話，工具40及工件200的表面就不會干渉。
因此，對於在第2工具裝設部37不繞轉的狀態(繞轉角度θ=0[度])下預先被設定的基準的加工待機位置x2，各對應繞轉角度θ是超越0[度]的直到90[度]為止的全部的繞轉角度，藉由將只有工具40的直徑d的1/2的長度d/2朝x軸方向後退的位置作為修正後加工待機位置x3(=x2-△x)，就可使角度90[度]以內的任一繞轉角度θ[度]，皆可以防止工具40及工件200的干渉，不需要對於各繞轉角度θ算出修正量△x。
修正後加工待機位置x3因為不會從原來的基準的加工待機位置x2大大地後退，所以加工的周期時間損失(加工的周期時間被拖長)不會太多。
又，本實施例的自動車床100，是如上述，因為是藉由被裝入其控制裝置70的控制程式被控制的NC工作機械，所以裝設各工具40的第1工具裝設部36中的裝設位置、第2工具裝設部37中的裝設位置、工具的種類、直徑d、長度等，是被記憶於控制裝置70。
此控制裝置70，是隨著控制程式進行工件200的加工(各馬達的驅動控制)時，選擇其中任一的工具40，該工具40繞B軸繞轉時，控制裝置70(工具直徑取得手段的一部分)是將其工具40的直徑d讀出來取得工具40的直徑，將修正後加工待機位置x3算出，其後，控制刀具台35，將工具40的刀尖的點C，朝修正後加工待機位置x3移動，在繞B軸的繞轉狀態下將工具40待機在修正後加工待機位置x3。
其後，從修正後加工待機位置x3移動工具40的刀尖的點C，由工具40進行加工。
如以上，依據本實施例的自動車床100，因為控制裝置70是取得工具40的直徑d，並對應此取得的工具40的直徑d，使工具40及工件200的不會干渉的方式將加工待機位置x2修正成修正後加工待機位置x3，所以可以防止工具40(在與工具40的軸線垂直且通過刀尖的直線為與工具40的外周緣接觸的部分K)及工件200的干渉。
與習知同樣，因為將工具40暫時地停止於接近工件200的位置(修正後加工待機位置x3)，所以加工的周期時間不會過度損失，且，可以防止因工具40的繞轉所產生的該位置中的工具40及工件200的干渉。
又，工具40是如鑽頭等，其刀尖是對於工具40的外周緣突出的情況時，在與工具40的軸線垂直且通過刀尖的直線及外周緣的延長線交叉的部分因為可防止與工件200的干渉，所以可防止工具40及工件200的干渉。
在本實施例的自動車床100中，工具40的繞B軸的繞轉未進行的情況時，控制裝置70就不會進行上述的加工待機位置x2的修正。
本實施例的自動車床100，因為是只有因繞B軸的繞轉，而有可能使工具40及工件200的干渉發生的情況時藉由進行加工待機位置x2的修正，而干渉不會發生(繞B軸的繞轉未進行)的情況時就不進行加工待機位置x2的修正，所以由此當繞B軸的繞轉未進行時，可以防止任何極微小的加工的周期時間的拖長。
本實施例的自動車床100，其控制裝置70所設定的修正量△x，雖適用工具40的直徑d的1/2，但是當繞B軸進行的繞轉角度θ的最大限度是90[度]未滿也就是角度θmax(<90)[度]時，在將工具40繞轉至其可繞轉範圍的最大限度的角度θmax[度]為止的狀態下，直到工具40不干渉工件200的位置為止，修正加工待機位置x2的方式，對應工具40的直徑d及可繞轉角度的最大限度θmax[度]，將修正量△x設定成(d/2)×sinθmax也可以(△x=(d/2)×sinθmax)。
在前述的實施例中，可繞轉角範圍的最大限度θmax因為是90[度]，所以成為sinθmax=1，修正量△x是成為工具40的直徑d的1/2(=d/2)，但是在可繞轉角範圍的最大限度θmax是90[度]未滿的自動車床100中，因為不將修正量△x加大至d/2為止，而藉由將修正量△x設定成上述的(d/2)×sinθmax，就可以確實地防止工具40及工件200的干渉，所以可以抑制修正量△x在需要最小限度，加工的周期時間的增大量也可以抑制在需要最小限度。
藉由工具40繞轉使工具40接近工件200的量，是如第6圖(a)、(b)所示，可對應工具40的直徑d及工具40的繞轉角度θ變化。
藉由只有對應工具40的直徑d及工具40的繞轉角度θ的量，修正加工待機位置x2，就可以極詳細地決定修正量△x至適切的值。
如此使直徑d的工具40不與工件200干渉的修正量△x，可以適用依據工具的直徑d及工具40的繞轉角度θ所算出的值d×(sinθ)/2。
自動車床100的控制裝置70是藉由將此值d×(sinθ)/2設定成修正量△x，當只有將直徑d的工具40繞B軸角度θ時，可以由對應繞轉角度θ使工具40不與工件200干渉的需要最小限度的修正量，修正加工待機位置x2。
上述的實施例的自動車床100中的控制裝置70，是依據控制程式，當具有對於被選擇的工具40的繞B軸的繞轉的指令的情況下，被選擇的工具40是待機在加工待機位置x2時，藉由下述程序(1)～(3)(第7圖參照)的實行來修正加工待機位置x2。
(1)取得工具40的直徑d之工具直徑取得程序；
(2)依據所取得的工具40的直徑d及繞轉角度θ，藉由計算式△x=d/2或計算式△x=(d/2)×sinθ將修正量△x算出，依據被算出的修正量△x及加工待機位置x2，藉由計算式x3=x2-△x算出修正後加工待機位置x3之修正後加工待機位置算出程序；
(3)將加工待機位置x2置換成修正後加工待機位置x3之加工待機位置修正程序；
在控制裝置70中，依據實行程序(1)～(3)的控制程式，如第7圖所示，控制裝置70，若被選擇的工具40是待機在加工待機位置x2時，取得對於被選擇的工具40的繞B軸的繞轉角度θ(S1)，判別是否具有繞轉的指令(繞轉角度θ是否=0[度])(S2)，若具有繞B軸繞轉的指令情況(繞轉角度θ=0[度]以外的情況)，是藉由工具直徑取得程序取得工具40的直徑d(S3)，藉由修正後加工待機位置算出程序將修正後加工待機位置x3算出(S4)，藉由加工待機位置修正程序將加工待機位置x2置換成修正後加工待機位置x3(S5)，將工具40移動至該被置換的修正後加工待機位置x3。
另一方面，在繞轉的指令的有無的判別(S2)中，若沒有繞B軸繞轉的指令的情況(繞轉角度θ=0[度]的情況)，就不修正加工待機位置x2(S6)，將工具40移動至加工待機位置x2。
上述的控制裝置70，因為是將控制程式裝入此控制裝置70，所以視為硬體也可以。
控制裝置70，是藉由被裝入的控制程式，進行下述手段(11)～(16)(第8圖參照)動作。
即，控制裝置70，是進行下述手段的動作，
(11)複數工具40之中，選擇進行工件200的加工的1個工具40的工具選擇手段71；及
(12)記憶各工具40的直徑d的記憶手段73；及
(13)從記憶手段，取得被選擇的工具40的直徑d的工具直徑取得手段72；及
(14)依據所取得的繞轉角度θ判別對於工具40的繞B軸的繞轉的有無(繞轉角度θ是否為0[度]以外)的繞轉加工判別手段75；及
(15)由繞轉加工判別手段75所產生的判別結果是有繞轉時，依據藉由工具直徑取得手段72所取得的工具的直徑d及藉由繞轉加工判別手段75所取得的繞轉角度θ將修正量△x算出，依據被算出的修正量△x及加工待機位置x2，算出修正後加工待機位置x3的修正後加工待機位置算出手段74；及
(16)將加工待機位置x2置換成修正後加工待機位置x3的加工待機位置修正手段76。
藉由控制裝置70進行(11)～(16)的各手段的動作的控制程式，控制裝置70就可構成可以實行第7圖所示的程序的硬體。
5．．．馬達
10．．．床台
20．．．主軸台
21．．．主軸
30．．．導引軸套支撐台
31．．．導引軸套
32x．．．滑動軌道
33．．．基座構件
34y．．．滑動軌道
35．．．刀具台
36．．．第1工具裝設部
37．．．第2工具裝設部
40．．．工具
41．．．銑刀
42．．．鑽頭
53．．．馬達
70．．．控制手段
71．．．工具選擇手段
72．．．工具直徑取得手段
73．．．記憶手段
74．．．修正後加工待機位置算出手段
75．．．繞轉加工判別手段
76．．．加工待機位置修正手段
100‧‧‧自動車床
200‧‧‧工件
[第1圖]概略地顯示本發明的工作機械的自動車床的立體圖。
[第2圖]顯示在與xz平面平行的面中，通過主軸的面上的工具及工件的位置關係(動作開始位置、加工位置)的意示圖。
[第3圖]顯示在與第2圖相當的平面圖中，加工待機位置的說明圖。
[第4圖]顯示藉由加工待機位置中的工具的繞轉使工具與工件干渉的狀態的說明圖。
[第5圖]顯示朝動作開始位置的方向，使加工待機位置後退的狀態的說明圖。
[第6圖]顯示加工待機位置中的工具的繞轉狀態的圖，(a)是顯示繞轉角度小，(b)是顯示繞轉角度大。
[第7圖]顯示藉由控制程式使控制裝置實行的程序的流程圖。
[第8圖]顯示從控制程式控制裝置所見的硬體的構成的方塊圖。
40．．．工具
200．．．工件

Claims (4)

  1. 一種工作機械，是可繞轉地支撐對於加工對象物進行加工的工具，並使刀尖對於前述加工對象物傾斜，藉由前述工具進行前述加工對象物的加工時，先使前述工具待機於前述工具的刀尖位於接近前述加工對象物的表面的加工待機位置，再從前述加工待機位置開始移動前述工具的方式進行前述加工對象物的切削加工，其特徵為：設有加工待機位置修正手段，在繞轉狀態下將前述工具待機於前述加工待機位置時，對應前述工具的直徑及工具的繞轉角度，使前述工具不與前述加工對象物干渉的方式，修正前述加工待機位置。
  2. 如申請專利範圍第1項的工作機械，其中，具備：保持前述工具的工具裝設部、及將該工具裝設部繞轉的繞轉手段，藉著由該繞轉手段所產生的工具裝設部的繞轉，使前述工具繞轉。
  3. 如申請專利範圍第1項的工作機械，其中，前述工具，是待機於：位於與前述工具的軸線垂直並且通過前述工具的刀尖的直線、及前述工具的軸線所交叉的點上的前述加工待機位置，並且使前述工具的軸線對於與前述加工對象物的加工面垂直的方向傾斜的方式被繞轉支撐，前述加工待機位置修正手段，是將前述加工待機位置，朝與前述加工對象物的加工面垂直地遠離前述加工對象物的方向，對於各繞轉角度只有修正前述工具的直徑的 1/2的長度。
  4. 如申請專利範圍第1項的工作機械，其中，前述工具，是待機於：位於與前述工具的軸線垂直並且通過前述工具的刀尖的直線、及前述工具的軸線所交叉的點上的前述加工待機位置，並且使前述工具的軸線對於與前述加工對象物的加工面垂直的方向傾斜的方式被繞轉支撐，前述加工待機位置修正手段，是將前述加工待機位置，朝與前述加工對象物的加工面垂直地遠離前述加工對象物的方向，只有修正對於前述工具的直徑的1/2乘上前述工具的前述繞轉角度的正弦值的距離。
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