機床以及該機床的控制裝置的制作方法

本發明涉及一邊將切削加工時的切屑依次切斷一邊進行工件的加工的機床以及該機床的控制裝置。

背景技術：

以往，公知有一種機床，其具備：保持工件的工件保持單元；保持對上述工件進行切削加工的切削工具的刀架；通過上述工件保持單元與上述刀架的相對移動而使切削工具相對于工件沿規定的加工進給方向進行進給動作的進給單元；以使上述切削工具一邊沿著上述加工進給方向進行往復振動一邊沿加工進給方向進給的方式，使上述工件保持單元與上述刀架相對振動的振動單元；以及使上述工件與上述切削工具相對旋轉的旋轉單元，借助上述工件與上述切削工具的相對旋轉、以及伴隨上述切削工具相對于上述工件的朝向上述加工進給方向的上述往復振動而產生的進給動作，使上述切削工具對上述工件進行切削加工(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本專利5033929號公報(特別是參照段落0049)

然而，上述現有的機床僅是一邊進行上述往復振動一邊對工件進行切削加工的結構，并未考慮在規定的切削工具加工停止位置結束切削加工，因此會產生切削工具繼續振動而越過工件上的規定的切削工具加工停止位置的問題。

因此，本發明用于解決上述那樣的現有技術的問題，即本發明的目的在于提供一種避免切削工具越過規定的切削工具加工停止位置而對工件進行切削的不良狀況的機床以及該機床的控制裝置。

技術實現要素：

本技術方案1所涉及的發明提供一種機床，其具備：保持工件的工件保持單元；保持對上述工件進行切削加工的切削工具的刀架；通過上述工件保持單元與上述刀架的相對移動而使切削工具相對于工件沿規定的加工進給方向進行進給動作的進給單元；振動單元，其使上述工件保持單元與上述刀架相對振動，以使得上述切削工具一邊沿著上述加工進給方向往復振動一邊沿加工進給方向進給；以及使上述工件與上述切削工具相對旋轉的旋轉單元，上述切削工具借助上述工件與該切削工具的相對旋轉、以及伴隨上述切削工具相對于上述工件的朝向上述加工進給方向的上述往復振動而進行的進給動作，對上述工件進行切削加工，在上述機床中，具備對由上述振動單元實現的往復振動的振幅進行控制的振幅控制單元，構成為在上述切削工具到達工件上的上述加工進給方向的規定的切削工具加工停止位置時，上述振幅控制單元使由上述振動單元實現的往復振動的振幅隨著朝向上述加工進給方向的進給動作的進行而減少，由此解決上述課題。

本技術方案2所涉及的發明在技術方案1所記載的機床的結構的基礎上，上述振動單元使上述工件保持單元與上述刀架相對振動，以使得上述往復振動的往動時的切削加工部分與返動時的切削加工部分重疊，上述振動單元與上述振幅控制單元聯動，以維持上述往復振動的往動時的切削加工部分與返動時的切削加工部分的重疊，并減少上述往復振動的振幅，由此解決上述課題。

本技術方案3所涉及的發明在技術方案1或2所記載的機床的結構的基礎上，將上述振幅控制單元構成為：在上述往動時的切削工具已到達切削工具加工停止位置時，開始減少上述振幅，通過將從往動切換為返動時的切削工具的位置維持在上述切削工具加工停止位置上，并依次變更從返動切換為往動時的切削工具的位置，從而減少上述振幅，由此進一步解決上述課題。

本技術方案4所涉及的發明在技術方案1或2所記載的機床的結構的基礎上，將上述振幅控制單元構成為以如下方式減少上述振幅，即：在上述切削工具到達上述工件上的比上述切削工具加工停止位置靠前的任意的規定位置時，開始減少上述振幅，并且從往動切換為返動時的切削工具的位置到達上述切削工具加工停止位置上而結束上述往復振動，由此進一步解決上述課題。

本技術方案5所涉及的發明在技術方案1～4中任一項所記載的機床的結構的基礎上，將上述振幅控制單元構成為以如下方式停止由上述振動單元實現的往復振動，即：上述切削工具到達上述切削工具加工停止位置，并減少規定次數上述振幅而進行上述往復振動后，上述切削工具在維持在上述切削工具加工停止位置的狀態下對上述工件進行切削，由此進一步解決上述課題。

本技術方案6所涉及的發明提供一種機床的控制裝置，其設置于機床，該機床具備：保持工件的工件保持單元；保持對上述工件進行切削加工的切削工具的刀架；通過上述工件保持單元與上述刀架的相對移動而使切削工具相對于工件沿規定的加工進給方向進行進給動作的進給單元；振動單元，其使上述工件保持單元與上述刀架相對振動，以使得上述切削工具一邊沿著上述加工進給方向往復振動一邊沿加工進給方向進給；以及使上述工件與上述切削工具相對旋轉的旋轉單元，借助上述工件與上述切削工具的相對旋轉、以及伴隨上述切削工具相對于上述工件的朝向上述加工進給方向的上述往復振動而產生的進給動作，從而使上述切削工具對上述工件進行切削加工，在上述機床的控制裝置中，具備對由上述振動單元實現的往復振動的振幅進行控制的振幅控制單元，上述機床的控制裝置構成為：在上述切削工具到達工件上的上述加工進給方向的規定的切削工具加工停止位置時，上述振幅控制單元使由上述振動單元實現的往復振動的振幅隨著朝向上述加工進給方向的進給動作的進行而減少，由此解決上述課題。

根據本技術方案1所涉及的發明的機床，在切削工具加工停止位置之前，利用振動控制單元來減小往復振動的振幅，從而能夠避免切削工具越過切削工具加工停止位置地對工件進行切削的不良狀況。

并且，由于往復振動的振幅變小，所以能夠隨著接近切削工具加工停止位置而修整通過振動切削產生的工件的切削加工面。

根據本技術方案2所涉及的發明的機床，除了技術方案1所涉及的發明所起到的效果之外，還能夠在往復振動的往動時的切削加工部分與返動時的切削加工部分的重疊部分，一邊將切屑切斷一邊進行加工。

上述振幅控制單元能夠構成為例如像本技術方案3所涉及的發明的機床那樣，在往動時的切削工具到達切削工具加工停止位置時，開始減少振幅，通過將從往動切換為返動時的切削工具的位置維持在切削工具加工停止位置上，并逐漸變更從返動切換為往動時的切削工具的位置，從而減少上述振幅。

另外，上述振幅控制單元能夠構成為像本技術方案4所涉及的發明的機床那樣，在切削工具到達工件上的比切削工具加工停止位置靠前的任意的規定位置時，開始減少振幅，并且以使從往動切換為返動時的切削工具的位置到達切削工具加工停止位置上而結束往復振動的方式，減少上述振幅。

根據本技術方案5所涉及的發明的機床，除了技術方案1～4中任一項所涉及的發明所起到的效果之外，還能夠將切削工具加工停止位置上的因往復振動而成為波狀的切削加工面修整為平面。

根據本技術方案6所涉及的發明的機床的控制裝置，在機床的控制裝置中，能夠得到與技術方案1所涉及的發明所起到的效果相同的效果。

附圖說明

圖1是概略地表示本發明的第1實施例的機床的圖。

圖2是表示本發明的第1實施例的切削工具與工件的關系的概略圖。

圖3是表示本發明的第1實施例的切削工具的往復振動以及位置的圖。

圖4是表示本發明的第1實施例的加工結束時的切削加工的概念圖。

圖5是表示本發明的第2實施例的加工結束時的切削加工的概念圖。

具體實施方式

本發明的機床以及該機床的控制裝置的具體的實施方式可以為任何方式，只要具備對借助振動單元實現的往復振動的振幅進行控制的振幅控制單元，并構成為在切削工具到達加工進給方向的工件上的規定的切削工具加工停止位置時，振幅控制單元隨著朝向加工進給方向的進給動作的進行而減少借助振動單元實現的往復振動的振幅，從而能夠避免切削工具越過切削工具加工停止位置地對工件進行切削的不良狀況。

實施例1

圖1是概略地表示具備本發明的第1實施例的控制裝置C的機床100的圖。

機床100具備主軸110與切削工具臺130A。

在主軸110的前端設置有卡盤120。

經由卡盤120而在主軸110保持有工件W，主軸110構成為對工件進行保持的工件保持單元。

主軸110以借助未圖示的主軸馬達的動力而被旋轉驅動的方式支承于主軸臺110A。

作為上述主軸馬達，考慮在主軸臺110A內形成于主軸臺110A與主軸110之間的以往公知的內置馬達等。

主軸臺110A以借助Z軸方向進給機構160而在作為主軸110的軸線方向的Z軸方向上移動自如的方式，搭載于機床100的床身側。

主軸110經由主軸臺110A而借助Z軸方向進給機構160在上述Z軸方向上移動。

Z軸方向進給機構160構成使主軸110沿Z軸方向移動的主軸移動機構。

Z軸方向進給機構160具備：與上述床身等Z軸方向進給機構160的固定側一體的基座161；以及設置于基座161的沿Z軸方向延伸的Z軸方向導軌162。

在Z軸方向導軌162，經由Z軸方向引導件164自由滑動地支承有Z軸方向進給工作臺163。

在Z軸方向進給工作臺163側設置有直線伺服馬達165的活動件165a，在基座161側設置有直線伺服馬達165的固定件165b。

在Z軸方向進給工作臺163搭載有主軸臺110A，Z軸方向進給工作臺163借助直線伺服馬達165的驅動而在Z軸方向上移動驅動。

借助Z軸方向進給工作臺163的移動，主軸臺110A沿Z軸方向移動，從而進行主軸110的沿Z軸方向的移動。

在切削工具臺130A安裝有對工件W進行車削加工的車刀等切削工具130。

切削工具臺130A構成對切削工具130進行保持的刀架。

切削工具臺130A以借助X軸方向進給機構150以及未圖示的Y軸方向進給機構而在與上述Z軸方向正交的X軸方向、和與上述Z軸方向以及X軸方向正交的Y軸方向上自由移動的方式設置于機床100的床身側。

利用X軸方向進給機構150與Y軸方向進給機構，構成使切削工具臺130A相對于主軸110沿上述X軸方向以及Y軸方向移動的刀架移動機構。

X軸方向進給機構150具備：與X軸方向進給機構150的固定側一體的基座151；以及設置于基座151的沿X軸方向延伸的X軸方向導軌152。

在X軸方向導軌152經由X軸方向引導件154自由滑動地支承有X軸方向進給工作臺153。

在X軸方向進給工作臺153側設置有直線伺服馬達155的活動件155a，在基座151側設置有直線伺服馬達155的固定件155b。

借助直線伺服馬達155的驅動使X軸方向進給工作臺153在X軸方向上移動驅動。

此外，Y軸方向進給機構是將X軸方向進給機構150配置于Y軸方向而成的機構，其是與X軸方向進給機構150相同的構造，因此省略圖示以及針對構造的詳細的說明。

在圖1中，經由未圖示的Y軸方向進給機構將X軸方向進給機構150搭載于上述床身側，在X軸方向進給工作臺153搭載有切削工具臺130A。

切削工具臺130A借助X軸方向進給工作臺153的移動驅動而沿X軸方向移動，Y軸方向進給機構相對于Y軸方向進行與X軸方向進給機構150相同的動作，從而使切削工具臺130A沿Y軸方向移動。

此外，也可以將未圖示的Y軸方向進給機構經由X軸方向進給機構150搭載于上述床身側，并將切削工具臺130A搭載于Y軸方向進給機構側，利用Y軸方向進給機構與X軸方向進給機構150使切削工具臺130A沿X軸方向以及Y軸方向移動的構造是以往公知的，因此省略詳細的說明以及圖示。

上述刀架移動機構(X軸方向進給機構150和Y軸方向進給機構)與上述主軸移動機構(Z軸方向進給機構160)協作，通過由X軸方向進給機構150與Y軸方向進給機構進行的切削工具臺130A沿X軸方向和Y軸方向的移動、以及由Z軸方向進給機構160進行的主軸臺110A(主軸110)沿Z軸方向的移動，從而使安裝于切削工具臺130A的切削工具130相對于工件W相對地沿任意的加工進給方向進給。

利用由上述主軸移動機構(Z軸方向進給機構160)與上述刀架移動機構(X軸方向進給機構150和Y軸方向進給機構)構成的進給單元，使切削工具130相對于工件W相對地沿任意的加工進給方向進給，由此如圖2所示，工件W被切削工具130切削加工為任意的形狀。

此外，在本實施方式中，構成為使主軸臺110A與切削工具臺130A二者移動，但也可以構成為將主軸臺110A固定于機床100的床身側而不使其移動，并將刀架移動機構構成為使切削工具臺130A沿X軸方向、Y軸方向、以及Z軸方向移動。

在該情況下，上述進給單元由使切削工具臺130A沿X軸方向、Y軸方向、Z軸方向移動的刀架移動機構構成，通過使切削工具臺130A相對于被固定定位且被旋轉驅動的主軸110移動，能夠使切削工具130相對于工件W進行加工進給動作。

另外，也可以構成為將切削工具臺130A固定于機床100的床身側而不使其移動，并將主軸移動機構構成為使主軸臺110A沿X軸方向、Y軸方向、以及Z軸方向移動。

在該情況下，上述進給單元由使主軸臺110A沿X軸方向、Y軸方向、以及Z軸方向移動的主軸臺移動機構構成，通過使主軸臺110A相對于被固定定位的切削工具臺130A移動，能夠使切削工具130相對于工件W進行加工進給動作。

此外，在本實施方式中，X軸方向進給機構150、Y軸方向進給機構、以及Z軸方向進給機構160構成為由直線伺服馬達驅動，但也可以由以往公知的滾珠絲杠與伺服馬達驅動等。

在本實施方式中，使工件W與切削工具130相對旋轉的旋轉單元由上述內置馬達等上述主軸馬達構成，工件W與切削工具130的相對旋轉通過主軸110的旋轉驅動來進行。

在本實施例中，形成為使工件W相對于切削工具130旋轉的結構，但也可以形成為切削工具130相對于工件W旋轉的結構。

在該情況下，作為切削工具130而考慮鉆頭等旋轉工具。

主軸110的旋轉、Z軸方向進給機構160、X軸方向進給機構150、以及Y軸方向進給機構由控制裝置C所具有的控制部C1進行驅動控制。

控制部C1被預先設定而進行控制，一邊使各進給機構作為振動單元沿著各自對應的移動方向往復振動，一邊使主軸臺110A或者切削工具臺130A沿各個方向移動。

各進給機構通過控制部C1的控制，如圖3所示那樣使主軸110或者切削工具臺130A在一次往復振動中前進(往動)移動規定的前進量之后后退(返動)移動規定的后退量，從而沿各移動方向移動前進量與后退量之差的行進量，由此各進給機構協作地使切削工具130相對于工件W沿加工進給方向進給。

機床100利用Z軸方向進給機構160、X軸方向進給機構150、以及Y軸方向進給機構，使切削工具130一邊進行沿著加工進給方向的往復振動，一邊沿加工進給方向進給，由此進行工件W的加工。

當在工件W旋轉的狀態下，主軸臺110A(主軸110)或者切削工具臺130A(切削工具130)一邊往復振動一邊移動，從而利用切削工具130將工件W外形切削加工為規定的形狀的情況下，工件W的圓周面如圖4所示地被切削。

如圖4所示，以工件W每一轉時的主軸臺110A(主軸110)或者切削工具臺130A的振動數N是3.5次(振動數N＝3.5)為例來進行說明。

在該情況下，被第n+1轉(n為1以上的整數)的切削工具130車削的工件W的圓周面形狀的相位，相對于被第n轉的切削工具130車削后的形狀的相位，成為相反相位的關系。

由此，第n轉的切削工具130往動時的切削加工部分與第n+1轉返動時的切削加工部分局部重疊，從而工件圓周面的第n+1轉的切削部分中包括在第n轉期間已被切削完畢的部分，對于該部分，在切削中產生切削工具130針對工件W不進行任何切削而進行空削的空振動作。

切削加工時由工件W產生的切屑借助上述空振動作而被依次切斷。

機床100能夠一邊通過切削工具130的沿著切削進給方向的往復振動將切屑切斷，一邊順利地進行工件W的外形切削加工等。

在通過切削工具130的往復振動將切屑依次切斷的情況下，只要工件圓周面的第n+1轉的切削部分中包括在第n轉期間已被切削完畢的部分即可。

換言之，只要工件圓周面的第n+1轉中的返動時的切削工具130的軌跡到達工件圓周面的第n轉中的切削工具130的軌跡的位置即可。

如圖4所示，只要第n+1轉與第n轉的工件W的被切削工具130車削的形狀的相位不一致(不為同相位)即可，無需非要使其反轉180度。

使用切削工具130進行的加工由針對切削工具130且朝向規定的坐標位置的移動指令來執行，切削工具130移動至被該移動指令指定的坐標位置(切削工具加工停止位置)而停止。

對切削工具130到達切削工具加工停止位置時的切削加工進行說明。

如圖4所示，隨著工件W的旋轉，切削工具130一邊進行沿著加工進給方向的往復振動，一邊向加工進給方向進給，從而對工件W進行切削加工，在工件W的第5轉的往動時，切削工具130到達切削工具加工停止位置。

此時，控制部C1作為振幅控制單元而發揮功能，通過控制部C1的控制，從而在第1轉～第4轉的切削加工中，維持預先決定的規定的振幅地進行往復運動，在第5轉中，開始減少由上述振動單元實現的往復振動的振幅，并將從往動切換為返動時的切削工具130的位置維持在切削工具加工停止位置上，然后一邊通過逐漸變更從返動切換為往動時的切削工具130的位置來減少上述振幅，一邊執行第6轉以及第7轉的切削加工。

此時，使上述第n+1轉的切削加工中的返動時的切削工具130的軌跡到達上述第n轉的切削加工中的切削工具130的軌跡的位置來進行切削加工，并且隨著朝向加工進給方向的進給動作的進行而減少借助上述振動單元實現的往復振動的振幅。

換言之，振動單元以使上述往復振動的往動時的切削加工部分與返動時的切削加工部分重疊的方式使切削工具130振動來進行工件W的切削加工，并且作為上述振幅控制單元的控制部C1隨著朝向加工進給方向的進給動作的進行而減少借助上述振動單元實現的往復振動的振幅。

由此，將切屑依次切斷，同時使上述振幅變小。

之后，在最后的第8轉中，通過控制部C1的控制，以使切削工具130在維持在切削工具加工停止位置的狀態下對工件W進行切削的方式，停止借助上述振動單元實現的往復振動。

由此，能夠對工件W在切削工具加工停止位置上的切削加工面進行修整。

此外，圖4所示的第1轉～第7轉的往復振動的振動頻率為恒定的，但只要工件圓周面的第n+1轉中的返動時的切削工具130的軌跡到達工件圓周面的第n轉中的切削工具130的軌跡的位置，則振動頻率也可以不是恒定的。

如此得到的作為本發明的第1實施例的機床100以及該機床100的控制裝置C具備控制部C1，該控制部C1也是對由上述振動單元實現的往復振動的振幅進行控制的振幅控制單元，并且構成為在切削工具130到達工件W上的切削工具加工停止位置時，作為上述振幅控制單元的控制部C1隨著朝向加工進給方向的進給動作的進行而減少往復振動的振幅，從而使往復振動的振幅變小，由此能夠避免切削工具越過切削工具加工停止位置地對工件進行切削的不良狀況，并能夠隨著接近切削工具加工停止位置而修整通過振動切削產生的工件W的切削加工面。

并且，作為上述振幅控制單元的控制部C1能夠構成為，在往動時的切削工具130到達切削工具加工停止位置時開始減少上述振幅，通過將從往動切換為返動時的切削工具130的位置維持在切削工具加工停止位置上，并逐漸變更從返動切換為往動時的切削工具130的位置，從而減少上述振幅。

另外，作為上述振幅控制單元的控制部C1使由上述振動單元實現的往復振動停止，以便在切削工具130到達上述切削工具加工停止位置，并減少規定次數上述振幅而進行上述往復振動后，上述切削工具130在維持在上述切削工具加工停止位置的狀態下對工件W進行切削，由此能夠將切削工具加工停止位置上的因往復振動而成為波狀的切削加工面修整為平面。

實施例2

關于第2實施例，以下對與第1實施例不同的結構進行說明，省略通用的內容的說明。

如圖5所示，在第2實施例中，通過作為上述振幅控制單元的控制部C1的控制，從而在切削工具130到達比切削工具加工停止位置靠前的任意的規定位置時，開始減少上述振幅，然后一邊減少上述振幅一邊執行第5轉～第7轉的切削加工，并且以使第7轉末尾的從往動切換為返動時的切削工具130的位置達到上述切削工具加工停止位置上而結束上述往復振動的方式，減少上述振幅。

在第8轉中，切削工具130的位置處于上述切削工具加工停止位置，并且切削工具130在上述往復振動結束的狀態下對工件W進行切削加工。

如此得到的作為本發明的第2實施例的機床100以及該機床100的控制裝置C，將作為上述振幅控制單元的控制部C1構成為：在切削工具130到達工件W上的比切削工具加工停止位置靠前的任意的規定位置時，開始減少上述振幅，并且以使從往動切換為返動時的切削工具130的位置到達上述切削工具加工停止位置上而結束上述往復振動的方式減少上述振幅，由此能夠得到與第1實施例相同的效果。

在以上兩個實施例中，作為由振動單元進行的沿著移動方向的往復振動，對前進(往動)移動規定的前進量之后后退(返動)移動規定的后退量的情況進行了說明，但是作為往復振動，也可以通過使以規定的第1速度相對移動的上述往動移動、和停止重復執行來實現振動，其中，所述停止是指通過代替為以比上述第1速度慢的第2速度相對移動的上述返動移動而朝向加工進給方向的速度為零。

另外，也可以代替以第2速度相對移動的上述返動，而在加工進給方向上重復朝向與第1速度下的上述往動移動方向相同的方向且以比第1速度慢的速度進行的移動。

在該情況下，當重復進行相互不同的第1速度與第2速度下的沿著上述加工進給方向的上述相對移動而使主軸110與切削工具臺130A相對地反復移動時，如上述那樣減少一次反復移動的振幅，以不使一次反復移動的往動時的切削工具130的最大移動位置越過上述切削工具加工停止位置。

在上述任一種情況下，都容易在由工件W產生的切屑的寬度變窄的部位，將切屑以折斷的方式切斷。

附圖標記的說明

100...機床；110...主軸；110A...主軸臺；120...卡盤；130...切削工具；130A...切削工具臺；150...X軸方向進給機構；151...基座；152...X軸方向導軌；153...X軸方向進給工作臺；154...X軸方向引導件；155...直線伺服馬達；155a...活動件；155b...固定件；160...Z軸方向進給機構；161...基座；162...Z軸方向導軌；163...Z軸方向進給工作臺；164...Z軸方向引導件；165...直線伺服馬達；165a...活動件；165b...固定件；C...控制裝置；C1...控制部；W...工件。