CN102099151B - 机床调节方法以及机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在机床超精密加工当中，能够在边消除转轴的振动边旋转圆条状工件（W）的调节方法。在转轴位置调节步骤（S5）中，边转动工件主轴（40）边测量被工件保持机构（50）保持固定状态的工件（W）突出部的侧表面。以令工件（W）的振动最小化的方式调节C轴调节螺丝（42b），从而固定该工件轴心（C2）的位置。在支撑调节步骤（S6）中，保持工件轴心（C2）的位置固定，调节支持该工件（W）的支撑块（91）。支撑锁定步骤（S7）中，由工件顶块（92）挤压工件（W）来保持由支撑块（91）所确定的工件轴心（C2）位置。浮动限制解除步骤（S8）中，解除C轴调节螺丝（42b）对浮动的限制。

Description

机床调节方法以及机床

技术领域

本发明涉及机床调节方法以及机床，特别是涉及研磨和加工微小直径的端铣刀等工具磨床的工件对中调节。

背景技术

近年来，对于超精密加工的工具，例如直径为0.01～1.00mm左右的微小直径端铣刀, 甚至更精密的工具加工需求高涨。加工形成这种微小直径的工具，需要在工具磨床的工件夹头中安装由超硬合金和高速工具钢等组成的条状工件。然后，一边使工件绕轴旋转一边进行研磨,从而形成工具所需要的形状。

在这种情况下，如果用筒夹卡盘之类的悬臂方式支持工件，对工件的支持就变得不够稳定。这在研磨工件时会产生振动杂音。也就是说，不能以很高的精度对工件进行研磨。为了解决这个问题，专利文献特开平8-118234号公开了一种方法，将工件的前端安装在设有V形槽的V形块上面，使工件的两端都得到支持。这减少了工件的振动杂音，使研磨精度得以提高。

另一方面，在非专利文献，由日经机械编辑，日经BP社于1993年12月16日出版的“机械设计词典”第5分册第Ⅱ部分第94～95页中公开了对现有精密加工用筒夹卡盘的改进。这就是，为了避免工件轴心在工件保持在固定状态时偏离车床主轴轴心，通过对筒夹的卡盘内圆周研磨来进行修正。为便于这一修正，筒夹卡盘由铝合金等软合金制造。

但是，由于金属屑落入筒夹卡盘内，对筒夹卡盘的内圆周造成损坏。这使工件的安装精度下降。为了解决这一问题，上述非专利文献提出了一种筒夹卡盘，其具有一卡盘本体以及一独立于卡盘本体的变形吸收套筒。该变形吸收套筒包括一斜锥部以及一使卡盘偏心的调节机构。该变形吸收套筒吸收夹头偏心时产生的偏移。

在专利文献特开2003-145326号中还公开了一种浮动卡盘，它吸收工件轴心与固定工件的主轴轴心之间的偏移。

如上所述，提出了几种提高加工精度的方法。但是，在近年的亚微米乃至数十微米级的超精密加工中出现了以下问题。

在上述特开平8-118234号专利文献中所述那种的V形块理论上被认为，能够在工件的滑动面粗糙度范围内显示出较高的精度。但实际上，V形块所支持的工件轴心会偏离主轴轴心。这种偏离造成工件在每次旋转中产生微小的工件跳动。消除这种跳动非常困难。

另一方面，在上述非专利文献中所述的方法中，只要仅限于悬臂方式支持工件，工件的不稳定性就难以避免。另外，由V形块支持工件的前端依然产生主轴轴心与工件轴心之间的偏离。消除这种偏离所导致微小跳动很困难。

表面看起来，上述问题被认为可以通过利用浮动卡盘来固定工件并用V形块来支持工件，解决了悬臂式支持所存在的问题。就是说，由吸收工件轴心相对于主轴轴心的偏离的浮动卡盘来支持工件，看起来可以更稳定而准确地支持工件。

但是，在实际中，如专利文献特开2003-145326号所描述的浮动卡盘本身的结构非常复杂，因此其体型很大而质量更大。其原因在于，浮动卡盘被设计为可以保证工件轴心的自由定位和比较大的动作余量，使浮动卡盘可以适应任何类型的偏离以及倾斜。该浮动卡盘最初是为了取消对工件轴心位置的调节步骤的而制成的。因此，在现有具有浮动卡盘的加工机床中，并没有设计预先调节工件轴心位置的思想，因此，即使想要调节工件轴心位置，也不具备调节结构。因此，假如采用具有这种现有浮动卡盘的机床结合使用V形块来加工工件，该浮动机构的移动范围变大，其结果是，工件旋转失衡或产生巨大的惯性。由于这种情况，现有技术的浮动卡盘是直接导致工件跳动的原因。因此，现有技术在消除超精密加工中的工件微小跳动的方面，有不能完全达到本发明目的的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调节方法，能够在机床进行超精密加工时在圆条状工件旋转的同时消除工件轴心的跳动，以及一种使用这种调节方法的机床。

为了达到上述目的，本发明提供了一种机床调节方法。该机床包括一被驱动旋转的工件主轴，以及一将圆条状工件固定的工件保持机构。该工件具有一工件轴心，以及一被工件保持机构固定时自工件保持机构突出的突出部。该突出部具有围绕该工件轴心的侧表面。该机床还包括一浮动机构，将工件主轴的旋转传递给工件保持机构。该浮动机构以使该工件保持机构可以相对于工件主轴移动的方式支持该工件保持机构。该机床还包括一工件轴心固定部，通过临时限制浮动机构将工件轴心相对于工件主轴固定于所要的位置。该机床还包括一支撑件，当工件被固定保持于工件保持机构时，可旋转地支持工件的侧表面。该机床还包括一支撑位置调节部，其调节支持工件的支撑位置。该机床还包括一支撑锁定部，其压在工件上的方式，令工件被顶压于支撑件上，从而将其保持在由支撑件所确定工件轴心位置的状态。

该调节方法包括：一工件轴心位置调节步骤，在工件被工件保持机构固定着而又未被支撑件固定的状态下旋转工件主轴的同时测量该工件的侧面跳动，以使跳动最小化的方式来调节工件轴心固定部。该调节方法还包括：一支撑位置调节步骤，对支撑位置调节部的调节是以在支撑件支撑工件的同时令工件轴心的位置相对于工件主轴固定的方式来进行调节。该调节方法还包括：一支撑锁定步骤，在支撑调节步骤之后由支撑锁定部压住工件。该调节方法还包括：一浮动限制解除步骤，在支撑锁定步骤之后取消由工件轴心固定部对浮动机构的限制。

在这种情况下，通过该轴位置调节步骤，在限制浮动机构的功能的同时，使工件轴心与工件主轴轴心基本上相一致。而且，在支撑调节步骤中，以令工件被支持于轴心相互一致的位置的方式来调节支撑件的位置。然后，由该支撑件支持工件的位置在支撑锁定步骤中被固定保持。 在这种状态，在浮动限制解除步骤中，取消对浮动的限制，使浮动的功能发挥。

因此，支撑件被放置在令工件轴心和工件主轴轴心相一致的位置。然后，浮动机构将微小的偏移吸收。由于浮动机构在之后的阶段所要做的移动量极小，导致工件产生跳动的惯性难以出现。

由于浮动机构只需要微小的移动，所以可以采用体型小重量轻的精度高稳定的浮动机构。因而可以更稳定地支持工件。

另外，该机床优选地包括一工具主轴台，以及一可拆除地附接于该工具主轴台的刻度盘。该轴位置调节步骤优选地包括：使用该刻度盘测量工件侧面的位置，来读取工件主轴旋转一周期间刻度盘测量值的最大值和最小值，并且，调节工件相对于工件主轴的径向位置，使测量值成为最大值和最小值的平均值。

在这种情况下，通过将刻度盘设置在工具主轴台上，可以做细微移动而又不受工件主轴的移动影响的位置，可以利用机床来测量工件的位移。通过以这种方式来测量工件的绝对位置，测量工件偏移的方向，然后进行调节以消除该偏移。其结果是，将工件轴心与工件主轴轴心调节为相互一致。重复该步骤，即可以使工件轴心和工件主轴轴心的相互一致更为精确。

另外，该调节方法还优选包括：在浮动限制解除步骤之后进行水平调节。该工件主轴的轴心可称为主轴轴心。该水平调节步骤优选地包括：通过测量工件侧面在水平方向上相对于主轴轴心的位置（W），取得其反转前的测量值；令工件主轴以反向180度的方式旋转；测量反转后的工件侧面位置（W），取得反转后的测量值；令支撑件在水平方向上移动，使测量值成为反转前的测量值与反转后的测量值的平均值。

在这种情况下，通过令工件主轴反转180度使工件主轴围绕垂直于主轴轴心旋转。这可以减少主轴轴心与旋转轴心之间的偏移带来的影响。

此外，最好在工件的前端测量最大值和最小值。在这种情况下，在工件的前端进行测量时，通常最容易发生偏移，因而最需要精确性。这样可以提高制成后的工具的精度。

另外，最好使用预先准备的具有目标精度的试验件来取代工件。在这种情况下，通过使用高精度的试验件来取代工件，即实际的加工目标，可以用更高的精度来实行调节。

另外，本发明提供了一种能够用上述调节方法来调节的机床。该机床包括一被驱动旋转的工件主轴,以及一将圆条状工件固定的工件保持机构。该工件具有一工件轴心,以及一被工件保持机构保持时自工件保持机构突出的突出部。该突出部具有围绕该工件轴心的侧表面。该机床还包括一浮动机构,将工件主轴的旋转传递给工件保持机构。该浮动机构以使该工件保持机构可以相对于工件主轴移动的方式支持该工件保持机构。该机床还包括一工件轴心固定部，通过临时限制浮动机构将工件相对工件主轴固定保持于所要的位置。该机床还包括一支撑件,当工件被固定保持于工件保持机构时,可旋转地支持工件的侧表面。该机床还包括一支撑位置调节部, 其调节支持工件的支撑位置。该机床还包括一支撑锁定部,其压在工件上的方式,令工件被顶压于支撑件上，从而将其保持在由支撑件所确定的工件轴心位置的状态。

在这种情况下，能够很有效地实施上述的调节方法。

另外，工件轴心固定部优先地在工件主轴上设有数个螺丝，这些螺丝围绕该工件保持机构的圆周设置。每个螺丝以将工件主轴向工件轴心推进的方式与工件保持机构相接触。最好的是,每个螺丝经由旋转而调节将工件主轴推向工件轴心的推进的量，从而能够切换于令工件保持机构相对于工件主轴的位置可以被改变的状态以及限制其位置改变的状态。

在这种情况下，可以围绕工件轴心在任意径向方向实行调节。另外，由于采用了螺丝，使机械结构变得简单,质量减少,制成很小的体积。而且，调节也可以变得容易。

另外，工件主轴最好是包括一主轴槽,为平行于主轴轴心的垂直线延伸的直线槽。该工件保持机构包括一保持槽,为平行于工件轴心的垂直线延伸的直线槽。该浮动机构包括一片状体交叉导块。该交叉导块具有一第一交叉引导面以及其相反一侧的第二交叉引导面。该第一交叉引导面具有相对于主轴槽的第一交叉槽。该第二交叉引导面具有相对于保持槽的第二交叉槽。从工件轴心的方向看，该第一交叉槽与第二交叉槽相垂直。该浮动机构还包括数个成直排排列设置在第一交叉槽内的第一交叉滚珠和数个成直排排列设置在第二交叉槽内的第二交叉滚珠。通过第一交叉滚珠和第二交叉滚珠的转动，很好地允许了工件轴心在垂直于主轴轴心的方向的移动。

在这种情况下，除了结构紧凑，工件主轴的旋转被可靠地传递给工件保持机构。而且, 工件保持机构可以在任意垂直于工件轴心的方向上移动而没有倾斜。特别是,将片状体制成为碟形构件，使重量有效平衡。

另外，主轴槽、保持槽、第一交叉槽和第二交叉槽最好都是截面呈V字形的V形槽。

在这种情况下，转动的交叉滚珠的定位稳固。因而，可以均匀地传递旋转力，并保证浮动功能的顺利发挥。

另外，优选的是,该第一交叉面具有多列第一交叉槽,该第二交叉面也具有多列第二交叉槽。

在这种情况下，通过这些V形槽，可以防止工件主轴、交叉导块、工件保持机构相互之间产生倾斜。这还使作用在每个槽上的旋转力的以分散。

另外，该浮动机构最好是还包括设置在工件主轴的第一主轴表面和第二主轴表面。该第一主轴表面和第二主轴表面均为平的表面。该浮动机构还包括设置在工件保持机构中的第一保持表面和第二保持表面。第一保持表面和第二保持表面均垂直于工件轴心。该浮动机构还包括数个设置在第一保持表面和第一主轴表面之间的第一预加载滚珠、和数个设置在第二保持表面和第二主轴表面之间的第二预加载滚珠。该浮动机构还包括设置在工件主轴上的施力部。该施力部对第一预加载滚珠和第二预加载滚珠施加负载力来支持该工件保持机构。该工件保持机构被允许在垂直于工件轴心的方向上相对于工件主轴移动。

在这种情况下，这些设置在相对平行的表面之间数个滚珠，它们是例如真圆度高的不锈钢滚珠，被预先加载。这就消除了工件的倾斜，并提高工件主轴在轴线方向尺寸精度。

另外，第一主轴表面、第二主轴表面、第一保持表面和第二保持表面最好分别是圆环形。该第一预加载滚珠和第二预加载滚珠分别被排列成为圆环形。

在这种情况下，滚珠成圆环形排列，使对工件的支持不会有任何倾斜。还有，工件在垂直于主轴轴心的任意方向上可以移动。而且，工件主轴轴心与工件保持机构的旋转轴心之间可以相对旋转。

该施力部最好是螺丝，而且对第一预加载滚珠和第二预加载滚珠所施加的力可以调节。

在这种情况下，通过用螺丝制成施力部，形成紧凑结构还可以以稳定的作用力对滚珠施行预加载。另外，通过提供调节部，在各滚珠上预加载到适当的水平，保证尺寸精度高、浮动顺畅。

另外，该机床还优选地包括一由圆环形弹性体组成的油封，设置在工件主轴与工件保持机构之间。该油封最好是在工件保持机构上施加一向心力，使工件保持机构的轴心接近于主轴轴心。

在这种情况下，该油封所提供的向心力，能够使工件的轴基本上与工件主轴轴心相一致。因此，浮动机构的调节范围被缩小，使浮动机构的调节速度加快。另外，浮动机构调节范围的缩小，也使浮动机构的边界被缩小。特别是，以圆环形排列的数个滚珠设置在很小的平面上，使浮动机构成为体积小重量轻的设计。

另外，支撑件最好是由设有V形槽的V形块构成。

在这种情况下，圆条状工件可以被很稳固地支持在准确的位置上。

另外，该机床适合作为工具磨床使用。

在这种情况下，通过本发明的调节方法调节工具磨床，有效制成工具，形成精度高的工具。

另外，该工件适合作为端铣刀或钻头工件使用。

在这种情况下，在近年的超精密加工中使用该端铣刀或钻头，可以制成很高的精度。

另外，端铣刀或钻头前端的工具直径范围优选为0.001～6.00mm。

本发明的调节方法可以发挥很高的加工精度。因此，本发明特别适合具有上述工具直径范围的端铣或钻头使用，可以用在超精密加工中，提供高精度的端铣或钻头工具。

另外，该端铣刀或钻头的柄直径范围优选是0.5～6mm。

本发明的调节方法可以发挥很高的加工精度。因此，本发明特别适合具有上述柄直径范围的端铣刀或钻头使用，可以使用在超精密加工中，提供高精度的端铣或钻头工具。

附图说明

图1是显示根据本发明的一个具体实施例的工具磨床外观立体图。

图2是图1所示的工具磨床的主要部分的立体图。

图3是在图2所示的工件夹头部件的剖面图。

图4是图3所示的工件夹头部件的放大的剖面图。

图5是表示图4所示的工件夹头部件细节的剖面图。

图6是图5所示的工件保持机构的分解立体图。

图7是图5所示的浮动组件的分解立体图。

图8（a）是在图7中所示的交叉导块的主视图。

图8（b）是该交叉导块的侧视图。

图8（c）是该交叉导块的后视图。

图9是图5所示的预加载机构和筒夹卡盘机构的分解立体图。

图10是在图5所示的C轴调节螺丝以及箱体的立体图。

图11是在图5所示的卡盘开启和闭合部件的部分分解立体图。

图12是在图5所示的工件夹头的主要部件的分解立体图。

图13是在图3所示的支撑装置的主要部件的分解立体图。

图14是在图3所示的支撑装置的放大的剖面图。

图15是从C轴方向显示了图14的支撑装置的主视图。

图16是显示图14的支撑装置在解除对工件的支持状态的放大视图。

图17是以刻度盘测量图14的支撑装置支持的试验件的状态的放大图。

图18是使用图2所示的工具磨床的对工件进行对中调节的方法的流程图。

具体实施方式

图1～18描述了根据本发明的一种具体实施例的工具磨床20。

根据本申请的工具磨床20是一种全自动计算机数控（Computer Numeric Control，CNC）微小直径端铣磨床。该工具磨床20单次夹刀全自动加工完成微小直径（工具直径0.01～2.0mm之间）的端面研磨的全部步骤。

＜整体结构＞

如图1所示，工具磨床20容纳于设备外壳12之中，其外表面形成箱体形状，设在由数个基座10支撑的架子11上。设备外壳12的前部表面中央设有一前窗13，其具有窗体部分并可选择被打开和闭合，将安置于设备外壳12内部的磨床20隔离。该设备外壳12的前面，前窗13的右边，从上到下按序配备有液晶显示器14、键盘15、NC控制装置操作台16。在设备外壳12内部设有NC控制装置。手动脉冲按钮17通过电缆连接至NC控制装置。操作者手动操作脉冲按钮17的调节控制盘时，就可以使NC控制伺服电动机构少量地移动。打开前窗13时，工具磨床20就如图2所示露出。

在工具磨床20中,设置在架子11上垂直延伸的旋转台21的轴心（旋转轴心）形成为B轴。该工具磨床20设有一围绕B轴旋转的旋转台22。在旋转台22上设有一工件夹头23以及一修整装置24。旋转台22、工件夹头23和修整装置24均围绕B轴旋转。

工件夹头23固定保持工件W。工件W以垂直于B轴沿水平方向延伸的方式设置。工件W是，例如一种微小直径的端铣刀。将工件夹头23的旋转轴心（或轴心）设为C轴。在所述实施例中，该C轴是指，例如以有区别的方式：主轴轴心C1，或工件主轴40的旋转轴心（或轴心），以及工件轴心C2，或工件W的旋转轴心（或轴心）的。举例来说，图9描述了主轴轴心C1，图6描述了工件轴心C2以及工件W。在本实施例中，工件W是具有圆锥形前端的圆条形状。也就是说，工件W具有拉长的圆柱体的外径部以及圆锥形前端。

工具主轴25设在工件夹头23的上方。

＜座标系＞

图2描述本实施例中的座标系。

工具T以水平方向且前后方向延伸安装于工具主轴25中。工具T的轴心（旋转轴心）定义的方向设为Z轴。将垂直于Z轴的水平方向（左右方向）设为X轴。将垂直方向设为Y轴。

X轴沿工具主轴25左右给进方向延伸。如图2中，以向左方向为“＋”，与B轴垂直相交的位置设为X轴的原点。

Y轴沿工具主轴25上下给进方向延伸，向上方向为“＋”，在工具主轴25可移动范围内，在向上方向距离C轴最远的位置为Y轴的原点。

Z轴沿工具主轴25前后给进方向延伸，向后方向（远离B轴的方向）为“＋”，在工具主轴25的可移动范围内，在向后方向距离B轴最远的位置为Z轴的原点。

B轴的旋转方向，从其上面看，顺时针方向设为“＋”方向， 

在C轴的旋转方向，从X轴的“＋”方向至“－”方向（图中的从左向右的方向）看，顺时针方向设为“＋”方向，而初始位置为C轴旋转的原点（0）。

NC控制装置令工具主轴25在X轴、Y轴、Z轴方向平移。工件夹头23围绕工件W的前端，绕B轴转动。工件主轴40和工件W围绕C轴转动。也就是说，NC装置的NC控制包括五个控制轴，即X轴、Y轴、Z轴、B轴、以及C轴。

＜工件夹头23＞

图3～12描述工件夹头23。在对本实施例的工件夹头23的说明中，将工件夹头23安装工件W的部分称为的工件夹头23的前端或前部，与这一部分相反的部分被称为工件夹头23的后端或后部。

＜工件夹头本体30＞

如图3所示，工件夹头23包括一工件夹头本体30， 用于容纳工件夹头23的各种机械机构。该工件夹头本体30固定保持于旋转台22，如图2所示。该工件夹头本体30可旋转地支撑工件主轴40并形成工件夹头23的外观。具体地，该工件夹头本体30包括一基架31、一罩盖32、以及一曲径密封箱33。刀基架31固定保持于旋转台22上，并支撑整个工件夹头23。罩盖32设置在基架31上部，覆盖整个工件夹头本体30。曲径密封箱33能够将旋转主轴41相对于罩盖32可旋转并且气密地密封于内。

罩盖32具有容纳工件主轴40的空间。在该空间内，为了能支持主轴41旋转自如，而设置了由数个径向滚珠轴承组成的轴承34。另外，在罩盖32的前端设有油封35，保存旋转主轴41的润滑油，并防止异物侵入。

另外，参考图5所示，曲径密封箱33设于罩盖32的前端，并覆盖安装在罩盖32内的主轴41前端。曲径密封箱33的曲径结构，保持旋转主轴41的润滑油，并防止异物侵入。特别是，该曲径密封箱33设有进气口36，从而保持曲径密封箱33内部正压并提高曲径结构的效果。

＜工件主轴40＞

如图3和图4所示，在工件夹头本体30内部设置一工件主轴40。工件主轴40是指主轴41以及与主轴41一体旋转的部分。参考图5所示，具体地，除了主轴41之外，工件主轴40还包括安装在主轴41前端的筒夹盒42、导块43、夹头座44、预加载调节螺丝45、保持弹簧46和止挡部47。

如图3所示，驱动单元37，设有一驱动电动机，由通过NC控制装置的操作台16（见图1）控制，驱动单元37的旋转通过旋转传递结构38被传递到主轴41，使工件主轴40旋转。在本实施例中，主轴41的旋转速度大约是每分钟60转。

＜工件保持机构50＞

图4所示的工件保持机构50由所谓的筒夹卡盘结构组成。如图5所示，工件保持机构50具体地包括筒夹51、筒夹固定部52和底座固定部53。筒夹51将工件W固定保持。也就是说，当工件保持机构50令工件W处于固定保持状态时，工件W有的突出部分自工件保持机构50中突伸出来。该工件W的突出部分具有围绕工件轴心C2的侧表面（圆周表面）。底座固定部53螺设于筒夹51的后端。

如图6所示，筒夹51整体上为圆筒形状。筒夹51前端设有让工件W插入的插入孔51a。筒夹51前端形成一筒夹斜锥部51c，其外径向前端变大。从筒夹51前端沿工件轴心C2方向（长度方向）直至筒夹51大致的中心形成角度等分为三个部分的裂部51b。在筒夹51中央靠近其后端形成比其它部分外径稍大的引导部51d。在筒夹51的后端设有形成外螺纹的筒夹螺纹部51e。

筒夹固定部52整体上是一个内径可以让筒夹51插入该筒夹固定部52的管状构件。在筒夹固定部52的内壁位于靠近筒夹固定部52前端的位置（靠近工件W的位置）形成斜锥形固定部斜锥部52a，其内径向前端变大。固定部斜锥部52a能够紧密地与筒夹斜锥部51c相接触。固定部斜锥部52a使筒夹51的裂部51b收紧。也就是说，当筒夹51插入筒夹固定部52而筒夹51则被单独推向后端时，筒夹斜锥部51c被收紧，裂部51b所包围的空间变小，使筒夹51的内径减小，因而可以将穿入插入孔51a中的工件W牢固地固定保持。

一固定部凸缘52b大致形成于筒夹固定部52的轴向中心。朝向筒夹固定部52前端的凸缘52b表面为圆环形的平的表面，或者是一个前预加载滚珠的接收表面52c，作为一第一保持表面。另外，靠近固定部凸缘52b后端的表面为是前交叉滚珠接收表面52d。如图5所示，筒夹固定部52的后端52e被插入一交叉导块64以及一导块43，但是，与该导块64和导块43的内表面不接触。

底座固定部53整体上形成为圆筒形状。在底座固定部53前端（靠近工件W端）的内表面设有内螺纹而形成固定部螺纹部53a。该固定部螺纹部53a能够螺设于筒夹螺纹部51e。另外，在底座固定部53后端的外圆周还形成底座凸缘53b。底座凸缘53b朝向底座固定部53的表面是一个圆环形的平的表面，这是作为第二保持表面的预加载滚珠的接收表面53c。另外，在底座凸缘53b的后端形成三级阶梯部，形成一圆环形配合部53d。底座凸缘53b后端对应于该圆环形配合部53d的微小外径。底座固定部53后端的微小直径部，通过紧密的接触而结合于筒夹开合部70的套筒78的内表面。

如图4所示，一个由筒夹51、筒夹固定部52、底座固定部53组成的工件保持机构50是一个通过浮动组件60以相对于工件主轴40浮动的方式支持浮动的部件。

＜筒夹夹紧机构49＞

筒夹夹紧机构49是通过保持弹簧46和止挡部47将工件W固定保持于筒夹51中的筒夹固定结构。如图9所示，保持弹簧46由压缩螺旋弹簧形成。保持弹簧46的前端（靠近工件W的保持弹簧46的端部）被固定保持在与夹头底座44的保持弹簧接收表面44b相接触的位置。

止挡部47整体上形成圆环形。在止挡部47的前表面（朝向工件W的止挡部47端部）形成保持弹簧接收部47a。保持弹簧接收部47a设有容纳保持弹簧46后端的凹部。保持弹簧46的后端被固定保持在与止挡部47的保持弹簧接收部47a相接触的位置。

在止挡部47的后表面形成一后预加载滚珠接收表面47b，作为一第二主轴表面。后预加载滚珠接收表面47b是一个圆环形的平的表面，其容纳后预加载滚珠66作为第二预加载滚珠。参考图5所示，在止挡部47的中心孔中穿设着底座固定部53。止挡部47的后预加载滚珠接收表面47b被设置在面对图6所示的底座固定部53的后预加载滚珠接收面53c的位置。图7中所示的数个成圆环形排列的后预加载滚珠66被设置在后预加载滚珠接收面47b与后预加载滚珠接收面53c之间。这就使压缩状态下的保持弹簧46向后推压着底座固定部53。被保持在筒夹51中的工件W就这样被保持在固定的状态。

底座固定部53的后预加载滚珠接收表面53c和止挡部47的后预加载滚珠接收表面47b，均形成为相互平行的平的表面，在其之间设置有成圆环形排列的后预加载滚珠66。因此，底座固定部53和止挡部47始终保持相互平行的关系，能够在垂直于主轴轴心C1的任意方向上相互移动。

＜浮动组件60＞

图4所示的浮动组件60，是一种将工件保持机构50支持于相对工件主轴40可移动的状态下传递旋转的机构。具体地如图5所示，该工件保持机构50包括前油封61、前预加载滚珠62、前交叉滚珠63、交叉导块64、后交叉滚珠65、后预加载滚珠66、以及后油封67。

＜油封61、67＞

前油封61和后油封67为圆环形构件，均由例如氟橡胶、硅橡胶、丙烯酸酯橡胶、丁腈橡胶等具有耐油性的弹性体组成。前油封61被设在面向筒夹固定部52前端的侧面周围，并设置在筒夹固定部52与筒夹罩42之间。另外，后油封67被设在底座固定部53的底座凸缘53b周围，并被设置在底座固定部53与止挡部47之间。前油封61和后油封67具有保持旋转部的润滑油或阻止异物进入的功能。尤其是前油封61和后油封67的弹性力所产生的向心力，起到使工件保持机构50的轴心（工件轴心C2）与主轴轴心C1（工件主轴40的旋转轴）相一致的作用。因此，通过前预加载滚珠62、前交叉滚珠63、后交叉滚珠65、后预加载滚珠66令工件保持机构50浮动，即使没有任何其它支撑部件，也可以克服重力使工件轴心C2基本上与主轴轴心C1相一致。其结果是，缩小了浮动机构的移动范围。

＜滚珠62、63、65、66＞

前预加载滚珠62、前交叉滚珠63、后交叉滚珠65和后预加载滚珠66都由数个用在滚珠轴承中的不锈钢和钢铁制造的高真圆度高尺寸精度的硬质滚珠制成。这些滚珠（62、63、65、66）在预加载时发生弹性变形，并提高工件保持机构50的尺寸稳定性。

＜交叉导块64＞

图7和图8所描述的交叉导块64为圆环形构件。该交叉导块64具有面向工件W的前交叉滚珠接收面64a，以及面向工件W相反一侧的第二交叉表面的后交叉滚珠接收面64b。前交叉滚珠接收面64a与后交叉滚珠接收面64b均基本上为平面。该交叉导块64还具有内周面64c和作为侧面的外周面64d。

在前交叉滚珠接收面64a上形成两条平行直线状第一交叉槽或前交叉V形槽64e。各个前交叉V形槽64e设置在垂直于浮动轴C3即交叉导块轴的平面中，以处于前交叉V形槽64e之间的浮动轴C3为中心对称设置。

另一方面，在图6所示的筒夹固定部52的前交叉滚珠接收面52d上，形成两条平行的直线状保持槽或保持V形槽52f。各保持V形槽52f以工件轴心C2为中心对称地设在垂直于工件轴心C2的平面上。各保持V形槽52f分别对应于前交叉V形槽64e。在相互相对的前交叉V形槽64e和保持V形槽52f之间，设有成直排排列的数个第一交叉滚珠或前交叉滚珠63。随着前交叉滚珠63的转动，则筒夹固定部52和交叉导块64沿前交叉V形槽64e和保持V形槽52f相互移动。在这种情况下，前交叉V形槽64e和保持V形槽52f保持相互平行的关系。也就是说，无论筒夹固定部52和交叉导块64怎样相对移动，工件轴心C2和浮动轴C3依然能保持相互平行关系地相互移动相对位置。

另外，在后交叉滚珠接收面64b中，也形成两条平行的直线状第二交叉槽或后交叉槽64f。各后交叉槽64f设在垂直于浮动轴C3的平面上，以设在后交叉槽64f间的浮动轴C3为中心对称设置。沿浮动轴C3看，每一条后交叉槽64f垂直于一条前交叉槽64e延伸。也就是说，沿浮动轴C3方向看，每条后交叉槽64f垂直于每条对应的保持槽52f延伸。

另一方面，在图9所示的导块43的后交叉滚珠接收面43a中形成两条平行的直线状主轴槽或主轴V形槽43b。各主轴V形槽43b设在垂直于主轴轴心C1的平面上，以设在主轴V形槽43b之间的主轴轴心C1为中心对称设置。各主轴V形槽43b分别对应于后交叉V形槽64f。在相互相对的主轴V形槽43b与后交叉V形槽64f之间设置成直排排列的数个第二交叉滚珠或后交叉滚珠65。随着后交叉滚珠65的转动，交叉导块64与导块43沿着主轴V形槽43b以及后交叉V形槽64f相对移动。主轴V形槽43b和后交叉V形槽64f保持相互平行的关系。也就是，即使交叉导块64和导块43相对移动，主轴轴心C1和浮动轴C3依然能够相互平行地相互相对移动。

主轴V形槽43b、保持V形槽52f、前交叉V形槽64e和后交叉V形槽64f在垂直于槽的延伸方向为V字形截面的槽。因此，如果相对的V形槽相互挤压，设在这些槽之间的前交叉滚珠63和后交叉滚珠65就被嵌入V形槽中与槽壁相接触，在槽中基本上为两点接触。假如相应的一对槽之间间隔不正确或因温度变化而使间隔产生变化，前交叉滚珠63和后交叉滚珠65就在一个槽中两点接触，而在另一个槽中以一点接触。即使是在这种情况下，前交叉滚珠63和后交叉滚珠65的位置，也都是仅通主轴V形槽43b、保持 V 形槽   52f、前交叉V形槽64e和后交叉V形槽64f来确定，不会使之产生不稳定。

因此，如果导块43旋转，导块43的旋转力就会被均匀地传递到交叉导块64。交叉导块64的旋转被均匀地传递到筒夹固定部52。

浮动机构将主轴轴心C1、工件轴心C2和浮动轴C3保持在相互平行的状态。即，导块43、筒夹固定部52和工件保持机构50都被固定保持在相互平行的状态。这样，浮动机构让主轴轴心C1、工件轴心C2、浮动轴C3可以相互偏移，同时将工件主轴40的旋转力确实地传递到在工件保持机构50上固定保持的工件W。

＜预加载机构48＞

如图4所示的预加载机构48构成工件主轴40的一部分。具体地，预加载机构48包含导块43、预加载调节螺丝45、以及夹头底座44。预加载机构48对构成浮动组件60的前预加载滚珠62、前交叉滚珠63、后交叉滚珠65和后预加载滚珠66分别施力至使滚珠产生轻微弹性变形的程度来实行预加载。其结果是使浮动机构不能晃动。

如图9所示，夹头底座44用螺丝固定在主轴41前端与主轴41一体旋转。夹头底座44整体是扁平的圆柱体，其中心部分具有圆形的凹部44a。该凹部44a容纳导块43。四颗预加载调节螺丝45平行于主轴轴心C1延伸，等角度相间隔地围绕主轴轴心设置。各个预加载调节螺丝45 在凹部44a 内螺设于夹头底座44中。 预加载调节螺丝45的前端从夹头底座44向工件W突出，与导块43上的预加载调节螺丝接收面43c相接触。调节预加载调节螺丝45从夹头底座44突出的量， 使导块43的位置在沿主轴轴心C1方向相对于夹头底座44的位置改变，从而调节预加载。如图5所示的，螺丝44c将导块43固定于夹头底座44，由预加载调节螺丝45提供的预加载被固定。

＜筒夹罩42＞

如图5所示，在夹头底座44的前端固定着筒夹罩。如图10所示，筒夹罩42是越向前端外径变得越小的整体上基本为圆筒状的构件。在筒夹罩42的中心开设有供筒夹固定部52插入的孔。在孔的内圆周面形成径向向内突出的罩凸缘42a。罩凸缘42a的后面设有环状平面，且是作为第一主轴表面的前预加载滚珠接收面42c。如图5所示，前预加载滚珠接收面42c通过第一预加载滚珠或前预加载滚珠62与固定部凸缘52b的前预加载滚珠接收面52c相接触。筒夹固定部52的前预加载滚珠接收面52c和筒夹罩42的前预加载滚珠接收面42c都被设置为相互平行的平面，在其之间设有圆环形排列的第一预加载滚珠或前预加载滚珠62。因此，筒夹固定部52和筒夹罩42能在保持平行关系的情况下在垂直于主轴轴心C1的任意方向移动。

如上所述，导块43和筒夹罩42通过前预加载滚珠62、前交叉滚珠63、交叉导块64、前交叉滚珠接收面64a将浮动组件60的固定部凸缘52b固定。预加载调节螺丝45调节压在固定部凸缘52b上的作用力，并对固定部凸缘52b预加载使之达到尺寸精度上稳定的程度。因此，工件保持机构50轴方向相对工件主轴40的位置被特别准确地确定。

＜C轴调节螺丝＞

C轴调节螺丝从筒夹罩42的侧面向主轴轴心C1螺入。随着C轴调节螺丝的拧紧，C轴调节螺丝的前端与筒夹固定部52相接触。四颗C轴调节螺丝以每90度等角度间隔设置。因此，调节这些C轴调节螺丝，即调节筒夹固定部52相对于筒夹罩42的位置，然后令筒夹固定部52紧固。也就是说，随着每个C轴调节螺丝由工件主轴40向工件轴心C2推进，直至与工件保持机构50相接触。转动C轴调节螺丝即调节其自工件主轴40向工件轴心C2的推进量。其结果是，每个C轴调节螺丝可以被切换于令工件保持机构50相对于工件主轴40的位置可改变的状态以及该相对位置被限制的状态。

即使调节C轴调节螺丝，工件保持机构50相对工件主轴40的倾斜度不能改变，工件轴心C2和主轴轴心C1基本上保持相互平行的关系。C轴调节螺丝发挥作为工件轴心固定部42b的功能通过临时限制（锁定）浮动机构将工件轴心C2固定在所需要的相对于工件主轴40的位置上。

＜浮动机构60＞

本实施例的浮动机构是相对于工件主轴40可移动地支持工件保持机构50的结构。浮动机构包括图5所示的浮动组件60、预加载机构48、以及工件保持机构50的筒夹固定部52与底座固定部53。预加载机构48对浮动组件60预加载。

如图5所示，导块43通过后交叉滚珠65、交叉导块64、前交叉滚珠63与筒夹固定部52的固定部凸缘52b相接触。固定部凸缘52b通过前预加载滚珠62与筒夹罩42相接触。

这就是说，工件主轴40的导块43与筒夹罩42将工件保持机构50的固定部凸缘52b夹持。其结果，工件保持机构50可以在垂直于主轴轴心C1的方向移动，但不能在主轴轴心C1的延伸方向移动。

＜筒夹开合部70＞

图3和图4所示的筒夹开合部70是能够将筒夹切换于打开和闭合状态的结构。工件W可以在筒夹51打开的状态下拆下。工件W在筒夹51紧缩闭合的状态被卡住。具体地，如图3所示，筒夹开合部70的筒夹固定阀71和筒夹释放阀72控制作动油使筒夹的脱着活塞73移动。这就令沿主轴轴心C1延伸的细长圆筒构件的筒夹开合构件74在主轴轴心C1上位移。

筒夹开合部70包括图11所示的筒状滑块75。滑块75具有凸缘75a，凸缘75a的前面是回位弹簧接收面75b。当筒夹开合构件74移向工件W时，将滑块75挤向工件W。这样，回位弹簧接收面75b压缩回位弹簧76，使滑块75在圆环形滑道77的孔内滑动。面向工件W的滑块75前端压在环状套环78上。

如图5所示，套环78被安装在底座固定部53后端的套环嵌合部53d。套环78将底座固定部53的底座凸缘53b压向工件W。这样一来，底座凸缘53b通过后预加载滚珠66将止挡部47向前挤压，这就在保持弹簧46被压缩的同时将筒夹51向前挤压。其结果是，筒夹斜锥部51c从保持部斜锥部52a拔离而出，使三等分裂部51b扩开。这令插入口51a开启，使工件W被释放。

相反，当筒夹脱着活塞73向后移动，就产生与上述动作相反的动作。其结果，筒夹51通过保持弹簧46的弹性力把工件W固定。

＜突出调节部80＞

突出调节部80是调节工件W在工件轴心C2方向上的位置的结构。具体地，该突出调节部80包括图3所示的突出调节杆81和突出调节螺丝82。该突出调节杆81设在靠近主轴轴心的空间。该突出调节杆81被设置为工件主轴40旋转时基本上不干扰工件主轴40的位置。该突出调节螺丝82使突出调节杆81在主轴轴心C1方向上移动。以这种方式，每个工件W的不同固定长度和突出量可得以调节。

＜工件夹头23的装配＞

图12描述了工件夹头23的整体结构。

＜支撑装置90＞

图13～图15描述了支撑装置90。支撑装置90可旋转地支持固定于工件保持装置50中的工件W。即，支撑装置90可旋转地支持工件W突出部的侧表面。如图13所示，支撑装置90包括支撑块91和工件顶块92。支撑块91为可旋转地支持工件W的支撑构件。具体地，支撑块91在工件W被固定于工件保持机构50时从下方支持（引导）工件W的侧表面。工件顶块92以让工件W可以旋转的方式将工件W顶压在支撑块91。其结果是，工件顶块92将支撑块91保持在确定工件轴心C2的位置的状态。

支撑块91是一个上部设有V形槽的V形块，在工件轴心C2方向中心部分设有形成所谓「退隙」的缺口。该缺口可防止例如V形块的中心部在V形块的其它部位之外单独碰到工件W上。也就是所，防止工件W晃动。支撑块91的V形状将工件W的位置关系唯一地确定。工件顶块92将工件W在垂直方向上压在支撑块91上，使工件W不离开支撑块91。

如图14和图15所示，支撑块91通过支撑块固定螺丝94a紧固于支撑固定部93。支撑块微调螺丝94b可以在垂直于C轴的水平方向微调支撑块91的位置。工件顶块92和支撑固定部93可相对移动。

在支撑固定部固定螺丝95被拧松的状态下，上下调节螺丝96可以上下方向调节支撑固定部93相对于支撑装置本体97的位置。这就可以调节支撑块91上下方向的位置。支撑固定部93、支撑块微调螺丝94b、支撑固定部固定螺丝95和上下调节螺丝96构成支撑位置调节部。该支撑位置调节部调节支撑块91从而调节该支撑块91支持工件W的位置。

支撑装置本体97具有可选择使工件顶块92上升或下降的油压回路（图略）以及工件顶块移动装置98。该工件顶块移动装置98中设有活塞。因此，使工件顶块92下降以便将工件W压在确定位置，或者使工件顶块92上升即可以释放工件W。工件顶块92和工件顶块移动装置98构成支撑锁定部。

＜工件W＞

在本实施例中，精密加工多使用柄直径为3mm、4mm或6mm的工件作为工件W，当然不仅限于此。由于精密加工越来越超精密化，本申请的发明可以更好地提供给小于3mm的工件，例如1mm或0.5mm之间的工件。另一方面，本实施例能够很好地适用于，例如0.5～6mm的柄直径范围，但是本发明不用说也可以适用于即使小于0.5mm柄直径范围的范围。另一方面， 在直径比以上粗的工具当中，由于如研磨等一般加工的压力变大，所以不能充分发挥本发明的优点。但是本发明除了工具，也适用于对直径较大的圆条状材料进行精密加工。

而且，根据本实施例的工件W假设是通过研磨工件W形成工具前端直径为0.01mm的情况。但是，在更细的0.005mm或0.001mm情况下也可以很好适用。也就是说，如实施例所述的工具直径范围可以在0.01～6.00mm，或超过范围之外。

尽管工件W以端铣刀来举例，但是不用说也可以适用于以钻头、绞刀等其它工具。另外，工件W也不仅限于工具。

本发明所涉及的机床，不仅限于工具磨床20，也可以是圆筒磨床或磨床以外的广泛使用的一般机床。

＜调节方法＞

（调节的预处理）

首先，根据发明机床调节方法的预处理，尽可能提高各部件的调节精度。至少缩小主轴轴心C1的倾斜，以进动运动与目标振动级别相比足够小为预处理的目的。同样，使筒夹51本身的精度与目标振动级别相比足够小也是预处理的目的。另外，要求主轴轴心C1与工件轴心C2以足够高的精度调节至相互平行。

另外，由于旋转台22与工件夹头23是分开的本体，其位置关系可以被调节。因此，B轴和C轴的位置关系可以在组装步骤中，通过调松固定在旋转台22上的底座框31的螺丝，使B轴和C轴被调节到精确地直角相交。

另外，当旋转台22围绕B轴反转时，也有必要高度精确地将主轴轴心C1调节为沿单一的直线延伸。

如果在调节前应该被拧松的四颗C轴调节螺丝仍然是紧固的，就先拧松它们。

（调节的概要）

图18的流程图表现了本实施例的调节方法概要。

操作者按以下步骤进行工具磨床20的调节。首先，在初始设置（步骤1）判断工件W是否被安装，如未安装（步骤S1中的“NO”）则安装工件W（步骤S2）。然后确认四颗C轴调节螺丝是否都被拧紧了（步骤S3），如果4颗C轴调节螺丝没有都被拧紧（步骤S3中的“NO”），则临时拧紧（步骤S4）。

然后，确认工件顶块92是否解除，支撑块91是否离开工件W。也就是，操作者确认工件W是否脱离了支撑装置90的支持。

接着，将图17所示的具有刻度盘27的测量仪设置在可以测量到工件W的振动的位置。刻度盘27可以通过例如磁铁固定在研磨头26。这样一来，操作者很容易使用NC控制伺服系统来操作刻度盘。

然后，以工件保持机构50固定工件W，但支撑装置90不支持工件W，使工件主轴40一边旋转一边测量固定在工件保持机构50中的工件W的突出部分的侧表面。以令工件W的振动最小化的方式调节C轴调节螺丝（工件轴心固定部42b），然后，实行轴位置调节步骤（步骤S5）以固定工件W轴的位置。以刻度盘27测量工件W位置的测量点可以是在工件W突出部分的侧表面上的，不论是垂直方向或水平方向的任意位置。

接着，在轴位置调节步骤中调节了C轴调节螺丝在工件轴心C2的位置后，实行支撑调节步骤（步骤S6）以使支撑块91（支撑件）支持着工件W的方式来调节支撑块91的位置。在这里，进行支撑块91在垂直方向（上下方向）位置的调节。

在支撑调节步骤后，实行支撑锁定部（步骤S7）使工件顶块92顶压在工件W上。也就是说，支撑锁定步骤的目的是将工件轴心C2位置保持在由支撑块91所确定的位置。

最后，在支撑锁定步骤之后，通过拧松C轴调节螺丝来实行浮动机构限制解除步骤(步骤S8)，来解除对浮动机构的限制。

浮动限制解除步骤之后，使工件主轴40旋转，测量工件W的振动（步骤S9），如果工件W的振动超出目标范围以外（步骤S9中的“否”），就从轴位置调节步骤（步骤S5）起重复调节步骤。

如果工件W的振动在目标范围内（步骤S9中的“是”），就接着进行支撑块91水平方向的位置调节（步骤 S10）。 水平调节之后， 判断测量值是否在目标范围以内（步骤 S11），如果测量值在目标范围内（步骤 S11中的“是” ） 就结束作业 （步骤 S11中的 “是” ）。

如果测量值不在目标范围内时，再从轴位置调节步骤（步骤S5）开始调节。

（调节的具体例子）

以下，说明调节的详细情况。工件W的对中调节可以在工具磨床20出厂前，要改变研磨工件W的尺寸时、或者也可以在更换筒夹51和支撑块91的时候进行。

（工件W的对中调节）

首先，由操作者通过手动给进操作手动脉冲按钮17，将B轴移动到机械座标＋90.0000（度）位置。即，参考图2所示，从正面看工具磨床20，工件夹头23前端面向右方的方向。调节时，尽管也可以用实际要加工的工件W，但在这里，将预先确认了目标精度的试验件的对中用的量具TP代替工件W插入到筒夹51中，使其接触到后部突出的调节杆81。按下NC控制装置操作盘16（图1）的夹头按钮，筒夹开合构件74收缩令对中用量具TP被筒夹卡住。在这一阶段，支撑装置90依旧没有整体下降地保持在当前的位置。

接着，图15中所示的两颗支撑固定部固定螺丝95被拧松。然后顺时针旋转上下调节螺丝96而将其拧松。这样就使支撑块91由于其自重而从图17所示的状态下降移动到图16所示的状态。

（轴位置调节步骤S5）

如图17所示，将刻度盘27以磁铁之类的方式可拆除地固定在研磨头（工具主轴台）26上。该刻度盘27被设置于可以测量旋转状态下的对中用量具TP的侧表面的并可读取测量值的最大值和最小值那样的状态。通过手动给进操作手动脉冲按钮17（图1）使研磨头26轻微移动，使刻度盘27接近对中用量具TP。令刻度盘27前端接触到对中用量具TP从工件保持机构50中突出部后端最贴近的上部。一边通过手动脉冲按钮17（图1）慢慢送入的方式令主轴41（C轴）旋转,一边读取刻度盘27指针的振动。以使刻度盘的指针振动减小至目标值（例如0.5μm）以下的方式可选择地拧松或拧紧四颗C轴调节螺丝来调节工件轴心C2的位置，然后在预确定的位置将C轴调节螺丝拧紧并牢固地固定在该位置。也就是说，读取工件主轴40旋转一次期间的刻度盘27测量值的最大值和最小值，然后，以令测量值成为最大值和最小值的平均值的方式调节工件W在径方向相对于工件主轴40的位置。在这种情况下，全部4颗C轴调节螺丝都轻微地拧紧。特别的是，即使其中一颗C轴调节螺丝松弛也会使调节不准确。

这样，在没有支撑块91支持工件W的状态下，一边使工件40旋转一边测量固定在工件保持机构50中的工件W（在这里是对中用量具TP）突出部的上侧侧表面。然后，以使工件W振动最小的方式，通过调节工件轴心固定部42b的C轴调节螺丝来调节对中用量具TP的轴（C2）的位置并固定，这个步骤对应于本申请的轴位置调节步骤。在对中用量具TP的外径部前端也进行同样的测量。也就是，以手动给进方式使X轴在一个方向移动，将刻度盘27前端移到对中用量具TP的外径部前端。

（支撑调节步骤S6）

以手动给进方式使工件主轴40围绕C轴旋转，读取记录刻度盘27指针振动的最大值。在刻度盘的指针振动达到最大值的位置时使C轴停止，临时拧紧两颗支撑保持部的固定螺丝95。用手反时针旋转上下调节螺丝96，直至刻度盘27指针仅有稍微振动。反时针旋转上下调节螺丝96时，支撑块91上升并向上压对中用量具TP。最后两颗支撑固定部固定螺丝95被拧紧。

（支撑锁定步骤S7）

当NC控制装置操作盘的支撑按钮被启动使工件顶块92下降，工件顶块92就从在图16所示的位置下降到在图17所示的位置，将对中用量具TP压在支撑块91上。特别是，在支撑调节步骤之后，通过工件顶块92压住对中用量具TP，将对中用量具TP的轴（C2）保持在由支撑块91确定的位置上。这一步骤对应于本申请的支撑锁定步骤。

在工件顶块92处于下降位置时读取刻度盘27的指针振动。确认刻度盘27的指针振动是前述记录值的二分之一。若未达到二分之一，则再次拧松支撑固定部固定螺丝95反复进行调节。

（浮动限制解除步骤S8）

如上所述，如果在拧紧C轴调节螺丝并以工件顶块92锁住支撑块91的状态下，工件W的振动比目标值低，就再恢复浮动状态。在这种情况下，由于支撑块91支撑着工件W，对中用量具TP的轴（C2）稳定。因此，拧紧全部四颗C轴调节螺丝之后，浮动机构的功能即发挥。在本实施例中，由浮动机构给工件W的调节范围（动作范围）很窄，浮动机构的动作很小，所以支撑块91上所负荷的应力几乎为零。将C轴调节螺丝拧松的步骤，对应于在支撑锁定步骤后解除由C轴调节螺丝对浮动机构的限制的浮动限制解除步骤。

（水平位置的调节S10）

如上所述，本申请的对中调节完成后，接着进行水平方向位置的调节。水平方向位置的调节通过调节支撑块微调螺丝94b使支撑块91在水平方向移动来实现。如果，即使完成了本实施例的对中调节（S1～S9）全部步骤，B轴和C轴没有位于同一平面上并完全垂直相交时，旋转台22反转180度时会产生误差。由于本实施例包括了浮动机构，所以即使在对中完成之后，也能够调节由于其它误差引起的偏移。水平方向位置的调节的目标是减少工件W（对中用量具TP）振动，通过一边修正工件轴心C2相对于B轴的偏移一边缩小浮动的量。

首先，将刻度盘27前端放在对中用量具TP的外径部分前端的最近侧。通过手动给进方式一边使Y轴移动一边读取并记录刻度盘27的指针振动的最大值。即，测量工件W相对于主轴轴心C1在水平方向上的侧表面位置得到反转前的测量值。通过手动给进方式使Y轴在＋方向移动，使刻度盘27的前端与对中用器具TP分离。

然后，通过手动给进方式使B轴移动到机械座标－90.0000。也就是说，以使主轴轴心C1反转180度的方式使工件主轴40反转。

接着，通过手动给进方式使Y轴在一个方向移动，将刻度盘27的前端放到对中用量具TP的外径部分前端的最近侧。通过手动给进方式一边使Y轴移动一边读取并记录刻度盘27的指针振动最大值。也就是，通过测量180度反转后的工件W的侧面位置，获得反转后的测量值。

然后再确认反转前测量值和反转后测量值之差是否在目标范围以内。如果该差不在目标范围以内时，通过下述步骤（ⅰ）～（iii）进行调节。

（ⅰ）将支撑块固定螺丝94a拧松。

（ⅱ）操作支撑块微调螺丝94b，调节支撑块91水平方向的位置。例如，如果反转前测量值为1μm，反转后测量值为－8μm时，进行如下计算：

1－（－8）＝9

9÷2＝4.5

－8＋4.5＝－3.5。

然后以令刻度盘的指针指示－3.5μm的方式来调节支撑块91的位置。也就是，在水平方向上移动支撑块91，令刻度盘27的测量值达到反转前测量值和反转后测量值的平均值（－3.5μm）。

（iii）将支撑块固定螺丝94a拧紧

此后，再通过手动给进方式使Y轴在＋方向移动，将刻度盘27的前端从对中用量具TP分开。通过手动给进方式使B轴移动到机械座标－90.000。将刻度盘27的前端放在对中用量具TP的最近侧。通过手动给进方式，一边使C轴旋转一边读取刻度盘27的指针振动。确认刻度盘27指针的振动是否在目标范围内（步骤S11）。如果不在目标范围内（步骤S11中的“否”），则从开始步骤重复调节量具TP的对中调节。

如果对中用量具TP外径部前端在目标范围内，则将刻度盘27的前端放在对中用量具TP的底部最近侧。通过手动给进方式，一边使C轴旋转一边读取刻度盘27的指针振动。确认刻度盘指针的振动是否在目标范围内。如不在目标范围内，则从开始步骤重复量具的对中调节。

（重复测量）

这样，通过对中用量具TP的前端和后端的两端进行测量，以使中用量具TP的振动变得最小的方式来完成调节。另外，通过上下调节螺丝96不仅调节了支撑块91的垂直方向位置，而且通过测量将旋转台22旋转180度后的测量值，由支撑块微调螺丝94b实现了支撑块91在水平方向位置的调节。也就是说，通过对B轴两端相对的位置，即反转180度前的位置和反转后的位置，进行测量和调节，使精度进一步提高。

重复进行这些调节，可以达到更进一步高的精度。

上述实施例的机床及其调节方法具有以下优点。

（1）由机床对圆条状工件进行超精密加工时，可以一边消除工件轴心C2的振动一边使工件W旋转。

（2）首先，在轴位置调节步骤，拧紧C轴调节螺丝使浮动机构的功能被限制。在此状态下，调节C轴调节螺丝，使工件轴心C2尽可能与主轴轴心C1相一致。然后在支撑调节步骤，以令支撑块91与工件W上相接触的方式进行调节，使工件W位于轴心相一致的位置。然后，在支撑锁定步骤，以工件顶块92顶压住工件W，将工件W的位置保持。此外，在浮动限制解除步骤，将C轴调节螺丝拧松，解除浮动限制，使浮动功能的发挥。

因此，支撑块91被设置为令工件轴心C2与主轴轴心C1相一致的状态。浮动机构可以吸收工件保持机构50的轻微偏移。即，因为浮动机构只需要很小的移动，这就减少了使工件W产生振动的惯性。

特别是，浮动机构可有弹性地支持工件W，结果是，即使筒夹51与主轴41中万一有一些偏移，可以由浮动机构来吸收这些偏移。使支撑块91不会受到影响。

（3）浮动机构以浮动方式支持工件W，使其保持在预先做好了充分调节的状态。由于浮动机构只要做极其微小的移动，因此浮动机构的可移动范围缩小，使浮动机构的体积变小。

另外，由于采用体积小重量轻的浮动机构，所以可以将浮动机构本身的质量将大为减小。

结果是，浮动机构变轻且浮动机构的动作也变得很小。因此工件W和浮动机构的重心也几乎不产生移动，所以不会发生工件W的旋转失衡或产生很大的惯性。从这样的情况出发，在本实施例中，浮动夹头本身不构成工件W振动的原因。

另外，本实施例的浮动机构消除了工件保持机构50相对于工件主轴40的倾斜。也就是说，因为浮动机构允许工件保持机构50只在垂直于主轴轴心C1的方向动作，所以简化了浮动机构的结构。

另外，由于使用不锈钢等的硬滚珠，所以微量的倾斜可以通过滚珠的变形来吸收。从这一点出发，也可以将浮动机构的结构简化。

（4）设在研磨头26上的刻度盘27，可以细微地移动而不受工件主轴40的移动的影响。因此，利用机床的NC控制系统，可以测量工件W的位移。以这种方式操作，测量工件W的绝对位置，测量产生偏移的方向，并且进行调节以消除这些偏移。以将工件轴心C2与主轴轴心C1相一致的方式来调节工件轴心C2。重复这些步骤，使工件轴心C2更为准确地与主轴轴心C1相一致。

（5）在支撑块91的水平方向位置调节中，旋转台22上的工件主轴40围绕B轴旋转180度进行测量。这缩小了B轴和C轴的偏移，提高了整体的精度，也提高所要完成的工具的精度。

（6）分别在工件W的前端和后端对工件W进行测量，提高了整体的精度，也提高所要完成的工具的精度。

（7）通过利用精度高的试验件（对中用量具TP）来取代实际加工对象的工件来进行对中调节，可以使调节的精度更高。

（8）四颗C轴调节螺丝以使其围绕工件保持机构50圆周排列的方式设置在工件主轴40上。每个C轴调节螺丝延伸至工件轴心C2与工件保持机构50相接触。因此这可以在围绕工件轴心C2为中心的任意径向方向调节工件保持机构50。另外，采用C轴调节螺丝，使工件轴心固定部42b的结构简化，使质量减少且体积缩小，而且，也使调节被简化。

（9）浮动机构采用了交叉导块64。除了紧凑结构之外，还能让工件主轴40的旋转力可靠传递到给工件保持机构50。而且还使工件保持机构50相对于工件主轴40的移动在垂直于工件轴心C2任意方向上没有倾斜。特别是,片状体交叉导块64为圆盘状构件，所以交叉导块64的重量平衡很好。

（10）交叉导块64设有前交叉V形槽64e和后交叉V形槽64f，工件主轴40设有主轴V形槽43b，工件保持机构50设有保持V形槽52f。也就是说，这些槽（43b、52f、64e、64f）均为V字形截面。将在这些槽中滚动的滚珠（62、63、65、66）紧密定位。因而可以稳定地将工件主轴40的旋转力传递到工件保持机构50，同时顺利发挥浮动的功能。

（11）另外，交叉导块64的前交叉滚珠接收面64a设有数个前交叉V形槽64e。后交叉滚珠接收面64b设有数个后交叉V形槽64f。因此，工件主轴40、交叉导块64和工件保持机构50相互之间的倾斜被消除。而且加在各槽（43b、52f、64e、64f）上的旋转力也被分散。

（12）数个前预加载滚珠62和后预加载滚珠66被设置相互平行的平面之间。前预加载滚珠62和后预加载滚珠66如真圆度很高的不锈钢滚珠等被以预加载的方式来支持。这消除了工件保持机构50相对于相对工件主轴40的倾斜而且提高了主轴轴心C1方向的尺寸精度。

由于消除了工件保持机构50相对工件主轴40的倾斜，通过对数个C轴调节螺丝进行调节只是令工件轴心C2平移。因此，仅在C轴方向的一个位置处集中设置数个C轴调节螺丝，即可以调节工件轴心C2的对中。

（13）各组的数个前预加载滚珠62和后预加载滚珠66按圆环形围绕主轴轴心C1排列设置，对工件保持机构50支持使其无可倾斜，而且能让工件轴心C2在垂直于主轴轴心C1的任意方向上移动，还允许主轴轴心C1和工件轴心C2之间可相互旋转。

（14）通过由四颗预加载调节螺丝45构成结构紧凑的施力部，可以稳定外力对前预加载滚珠62、前交叉滚珠63、后交叉滚珠65和后预加载滚珠66施行预加载。预加载调节螺丝45本身还是能够调节预加载的调节部，除了结构很紧凑之外，其加载在各滚珠（62、63、65、66）上预加载非常稳定，因而可以实现顺利的浮动以及很高的尺寸精度。

（15）前油封61和后油封67产生的向心力作用于工件轴心C2使之与主轴轴心C1基本相一致，另外由于这缩小了调节范围，所以对中调节可以加快。而且，由于缩小了调节范围，浮动机构的边界也可以缩小，特别是，分别容纳了前预加载滚珠62与后预加载滚珠66的前预加载滚珠接收面52c与后预加载滚珠接收面53c，其滚珠62或滚珠66以圆环形排列，使尺寸减小。这就使浮动机构体积和重量得以被减少。

（16）由于支撑块91为V形块，除了其结构简单之外圆条状工件W可以被稳定地支持在精确地位置。

另外，上述实施例还可以有如下改变。

非接触型测量仪可以取代刻度盘27，例如使用光干涉、光反射、静电容量、磁等的非接触式测量仪，只要能够检出工件W表面的位移即可，没有特别的限定。

测量工件主轴40反转180度前的测量值和反转后的测量值不限于只在调节支撑块91的水平方向位置时进行，例如，也可以在调节支撑块91的垂直方向位置时进行。

通过举例方式描述了调节步骤，水平调节可以省略。另外，优先的是重复测量和调节的步骤，包括装置的调节来提高整体的精度。

工件轴心固定部42b的C轴调节螺丝不仅限于四颗，也可以是3颗或5颗以上。另外，工件轴心固定部42b不限于C轴调节螺丝，也可以是如由压电元件、机械性楔子、由油压控制等那样能够能够切换于使工件轴心C2可以位移的状态以及使工件轴心C2被固定而不能位移的状态。

工件保持机构不必仅限于筒夹夹盘机构。换句话说，工件W夹紧方法，只要能保证工件W的浮动，可以包括利用例如液压或温差方式、螺纹止顶、或者以磁力或负压等作业。

支撑件的支撑块（91），不仅限于V形块，只要能够保持工件W位置无偏移就可以。只要可以确保工件W的位置精度，除了可滑动支持的方式之外，支撑件也可以是可转动地支持工件W的构件。

支撑块部件也不仅限于是工件顶块92，也可以改变其形状和结构。

Claims (20)

1.一种机床（20）调节方法，其特征在于所述机床（20）包括：

一被驱动旋转的工件主轴（40）；

一固定保持圆条状工件（W）的工件保持机构（50），所述工件（W）具有一工件轴心 （C2），以及当所述工件（W）被固定于所述工件保持机构（50）中时，从所述工件保持机构（50）突伸出来的突出部，所述突出部具有一围绕所述工件轴心（C2）周围的侧表面；

一浮动机构（48、52、53、60），用于将所述工件主轴（40）的旋转传递到所述工件保持机构（50），所述浮动机构（48、52、53、60）支持所述工件保持机构（50）的方式，使所述工件保持机构（50）可以相对于所述工件主轴（40）移动；

一工件轴心固定部（42b），通过临时限制所述浮动机构（48、52、53、60）的方法将所述工件轴心（C2）固定在所需要的相对于所述工件主轴（40）的位置上；

一支撑件（91），当所述工件保持机构（50）将所述工件（W）固定保持时，可旋转地支持所述工件（W）的侧表面；

一支撑位调节部（90），调节所述支撑件（91）支持所述工件（W）的位置；以及

一支撑锁定部（92）， 顶压在所述工件（W）上令所述工件（W）顶压在所述支撑件（91）上从而将所述支撑件（91）确定的所述工件轴心（C2）位置状态保持；

所述调节方法为包括以下特征的机床（20）调节方法：

在由所述工件保持机构（50）固定保持所述工件（W）而所述支撑件（91）未支持所述工件（W）的状态下，边旋转所述工件主轴（40）边测量所述工件（W）的侧表面的振动，以使振动最小化的方式来调节所述工件轴心固定部（42b）的轴心位置调节步骤（S5）；

通过所述工件轴心固定部（42b）将所述工件轴心（C2）相对于所述工件主轴（40）的位置固定的同时，调节所述支撑位置调节部（90）使所述支撑件（91）支持所述工件（W）的支撑调节步骤（S6）；

在所述支撑调节步骤之后，由支撑锁定部（92）顶压所述工件（ W ）的支撑锁定步骤（S7）；以及

在所述支撑锁定步骤之后，解除所述工件轴心固定部 （42b） 对所述浮动机构 （48、52、53、60）的限制的浮动限制解除步骤（S8）。

2.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于所述机床（20）具有工具主轴台（26）以及可拆卸地安装在所述工具主轴台（26）的刻度盘（27），所述轴心位置调节步骤包括：

利用所述刻度盘（27）测量所述工件（W）的所述侧表面位置，读取所述工件主轴（40）旋转一次期间所述刻度盘（27）测量值的最大值和最小值，以及

以所述测量值的最大值和最小值的平均值来调节所述工件（W）在径向方向相对于所述工件主轴（40）的位置。

3.根据权利要求2所述的调节方法，其特征在于所述调节方法还包括：

在所述浮动限制解除步骤（S8）之后进行水平调节（S10），令所述工件主轴（40）的轴心作为主轴轴心（C1）；

所述水平调节（S10）包括：

测量所述工件（W）侧表面在水平方向上相对于所述主轴轴心（C1）的位置，得到其反转前的测量值；

以令所述主轴轴心（C1）反转180度的方式使所述工件主轴（40）反转；

测量所述工件（W）的侧表面在反转后的位置，得到其反转后的测量值；以及

以令所述刻度盘（27）的测量值成为所述反转前测量值和所述反转后测量值的平均值的方式使所述支撑件（91）在水平方向移动。

4.根据权利要求2所述的调节方法，其特征在于所述最大值和所述最小值在所述工件（W）的前端测量。

5.根据权利要求1所述的调节方法，其特征在于使用预先具有目标精度的试验件（TP）来取代所述工件（W）。

6.一种能根据权利要求1～4中任一项所述的调节方法来调节机床的机床（20），其特征在于所述机床（20）包括：

一被驱动旋转的工件主轴（40）；

一固定保持圆条状工件（W）的工件保持机构（50），所述工件（W）具有一工件轴心（C2），以及当所述工件（W）被固定于所述工件保持机构（50）中时，从所述工件保持机构（50）突伸出来的突出部，所述突出部具有一围绕所述工件轴心（C2）周围的侧表面；

一浮动机构（48、52、53、60）， 用于将所述工件主轴（40）的旋转传递到所述工件保持机构（50），所述浮动机构（48、52、53、60）支持所述工件保持机构（50）的方式， 使所述工件保持机构（50）可以相对于所述工件主轴（40）移动；

一工件轴心固定部（42b），通过临时限制所述浮动机构（48、52、53、60）的方法将所述工件轴心（C2）固定在所需要的相对于所述工件主轴（40）的位置上；

一支撑件（91），当所述工件保持机构（50）将所述工件（W）固定保持时，可旋转地支持所述工件（W）的侧表面；

一支撑位调节部（90），调节所述支撑件（91）支持所述工件（W）的位置；以及

一支撑锁定部（92），顶压在所述工件（W）上令所述工件（W）顶压在所述支撑件（91）

上从而将所述支撑件（91）确定的所述工件轴心（C2）位置状态保持。

7.根据权利要求6所述的机床，其特征在于所述工件轴心固定部（42b）在所述工件主轴（40）围绕所述工件保持机构（50）的圆周位置上设有数个螺丝，其中

每个所述螺丝均通过从所述工件主轴（40）向所述工件轴心（C2）推进与所述工件保持机构（50）相接触，旋转每个所述螺丝，使其从所述工件主轴（40）向所述工件轴心（C2）推进的量可以被调节，从而可以切换于使所述工件保持机构（50）相对于所述工件主轴（40）的位置可以被改变的状态和该相对位置被限制的状态之间。

8.根据权利要求6所述的机床，其特征在于所述工件主轴（40）设有一主轴槽（43b），它是一条与垂直于所述主轴轴心（C1）的直线相平行延伸的直线槽；

所述工件保持机构（50）设有一保持槽（52f），它是一条与垂直于所述工件轴心（C2）的直线相平行延伸的直线槽；

所述浮动机构（48、52、53、60）包括一片状体交叉导块（64），所述交叉导块（64）具有第一交叉表面（64a）以及其相反一侧的第二交叉表面（64b）；所述第一交叉表面（64a）设有对应于所述主轴槽（43b）的第一交叉槽（64e）；所述第二交叉面（64b）设有对应于所述保持槽（52f） 的第二交叉槽（64f）； 从所述工件轴心（C2）的方向看，所述第二交叉槽（64f）垂直于所述第一交叉槽（64e）；所述浮动机构（48、52、53、60）还包括数个成直线排列的第一交叉滚珠（63）设置于所述第一交叉槽（64e）中，数个成直线排列的第二交叉滚珠（65）设置于所述第二交叉槽（64f）中；通过所述第一交叉滚珠（63）与所述第二交叉滚珠（65）的驱动，使所述工件轴心（C2）可以在垂直于所述主轴轴心（C1）的方向上移动。

9.根据权利要求8所述的机床，其特征在于所述主轴槽（43b）、所述保持槽（52f）、所述第一交叉槽（64e）和所述第二交叉槽（64f）各具有截面呈V字形的V形槽。

10.根据权利要求 8所述的机床，其特征在于所述第一交叉面（64a）包括多列所述第一交叉槽（64e），所述第二交叉面（64b）包括多列所述第二交叉槽（64f）。

11.根据权利要求6所述的机床，其特征在于所述浮动机构（48、52、53、60）包括：

在所述工件主轴（40）上形成一第一主轴表面（42c）以及一第二主轴表面（47b）， 所述第一主轴表面（42c）和第二主轴表面（47b）均为平的表面；

在所述工件保持机构（50）上形成一第一保持表面（52c）以及一第二保持表面（53c）， 所述第一保持表面（52c）和第二保持表面（53c）分别垂直于所述工件轴心（C2）；

数个设置在所述第一保持表面 （52c）和所述第一主轴表面（42c）之间的第一预加载滚珠（62）；

数个设置在所述第二保持表面 （53c） 和所述第二主轴表面（47b）之间的第二预加载滚珠（66）；

设置在所述工件主轴 （40） 上的施力部 （45），所述施力部（45）对所述第一预加载滚珠（62）和所述第二预加载滚珠 （66）作用压紧力以支持所述工件保持机构（50），使所述工件保持机构（50）只能在垂直于所述工件轴心（C2） 的方向相对于所述工件主轴（40）移动。

12.根据权利要求11所述的机床，其特征在于所述第一主轴表面（42c）、 所述第二主轴表面（47b）、所述第一保持表面（52c）和所述第二保持表面（53c）均为圆环形；并且

所述第一预加载滚珠（62）和所述第二预加载滚珠（66）均成圆环形排列布置。

13.根据权利要求11所述的机床，其特征在于所述施力部（45）为螺丝，所述螺丝（45）作用在所述第一预加载滚珠（62）和所述第二预加载滚珠（66）的压紧力能够被调节。

14.根据权利要求6所述的机床，其特征在于所述机床还包括在所述主轴（40）与所述工件保持机构 （50）之间设置由环状弹性体制成的油封（61、67）；所述油封（61、67） 在所述工件保持机构 （50） 上所作用的向心力， 令所述工件保持机构 （50） 的轴接近于所述主轴轴心（C1）。

15.根据权利要求6所述的机床，其特征在于所述支撑件（91）由设有V形槽的V形块构成。

16.根据权利要求6所述的机床，其特征在于所述机床是工具磨床（20）。

17.根据权利要求6所述的机床，其特征在于所述工件是端铣刀或钻头工件。

18.根据权利要求17所述的机床，其特征在于所述端铣刀或所述钻头前端的工具直径范围

是0.001mm～6.00mm。

19.根据权利要求17所述的机床，其特征在于所述端铣刀或所述钻头（W）的柄直径的范围是0.5mm～6mm。

20.一种机床（20），其特征在于包括：

一被驱动旋转的工件主轴（40）；

一用于固定保持圆条状工件（W）的工件保持机构（50）， 所述工件（W）具有一工件轴心（C2），以及当所述工件（W）被固定于所述工件保持机构（50）中时， 从所述工件保持机构（50）突伸出来的突出部，所述突出部具有一围绕所述工件轴心（C2）周围的侧表面；

一浮动机构（48、52、53、60）， 用于将所述工件主轴（40）的旋转传递到所述工件保持机构（50），所述浮动机构（48、52、53、60）支持所述工件保持机构（50）的方式， 使所述工件保持机构（50）可以相对于所述工件主轴（40）移动；

一工件轴心固定部（42b），通过临时限制所述浮动机构（48、52、53、60）的方法将所述工件轴心（C2）固定在所需要的相对于所述工件主轴（40）的任意位置上；

一可旋转地支持所述工件（W）的所述侧表面的支撑件（91）；

一调节所述支撑件（91）支持所述工件（W）的位置的支撑位调节部（90）；以及

一支撑锁定部 （92），顶压在所述工件（W）上令所述工件（W）顶压在所述支撑件（91） 上从而将所述支撑件（91）确定的所述工件轴心（C2）位置状态保持。

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