CN104837591B - 机床 - Google Patents
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Abstract
一种机床,包括:主轴装置(101);能自由开闭的滑门(105a),该滑门(105a)配置于工具库(103)与加工室(WR)之间,该工具库(103)配置于加工室(WR)的上方;工具更换装置(106);以及工具折损检测装置(1),该工具折损检测装置(1)对推出至工具库(103)的工具检测位置的工具(Tw)是否折损进行检测,所述机床执行返回步骤、安装步骤及折损检测步骤,其中:在所述返回步骤中,利用工具更换装置(106)将第一工具放回至工具库(103);在所述安装步骤中,将第二工具安装于主轴装置(101);在所述折损检测步骤中,在关闭滑门(105a)后,利用工具折损检测装置(1)将放回至所述工具库(103)的第一工具旋转移动至工具检测位置以对折损进行检测。在上述结构中,能防止错误检测以提高机床的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种机床,特别地涉及包括对放回至工具库的工具的折损进行检测的工具折损检测装置的机床。
背景技术
目前,已知有一种在加工装置中对工具在加工后的折损进行检测的技术(例如专利文献1~3)。在专利文献1中,公开了一种在安装于多轴头部的多个工具的侧方分别设置多个检测装置以对工具的折损进行检测的技术。在专利文献2中,公开了一种在将安装于主轴的工具收纳到工具库的工具移送装置中,在工具的移动中途设置直线移动区域,在该直线移动区域中设置工具折损检测装置的技术。在专利文献3中,公开了一种对贮存在工具贮藏库内的工具进行折损检测的工具接近部及检测器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开05-146953号公报(段落0011、图3)
专利文献2:日本专利特开2000-280139号公报(权利要求1、段落0028、图1~图4)
专利文献3:日本专利特开2010-131719号公报(段落0011、图3)
发明内容
发明要解决的技术问题
然而,在专利文献1记载的工具折损检测装置中,由于设置有分别与各工具对应的工具折损检测装置(接触开关、触点),因此,存在结构变得复杂、零件数增大,并且工具折损检测装置的调节变得繁琐、工时数增大这样的问题。
在专利文献2记载的工具折损检测装置中,在将安装于主轴的工具放回至工具库的中途对工具的折损进行检测,因此,存在结构变得复杂、零件数增大,并且工具的折损检测所需的时间会压迫机床的工作时间这样的问题。
在专利文献3记载的工具折损检测装置中,由于没有设置将工具贮藏库与加工室分隔开的滑门,因此,例如在加工中进行折损检测时,冷却液、切削粉末等会从加工室进入工具贮藏库,从而有因冷却液等在所检测的环境中飘浮而发生错误检测的风险。另外,若在将工具贮存到工具贮藏库之后,在利用其它工具进行下一工序的加工的过程中进行折损检测,则当前一工序中所使用的工具折损的情况下,会对下一工序造成妨碍,并可能会连锁地引发工具的折损。
本发明鉴于上述背景而作,其技术问题在于提供一种包括能提高检测精度以防止错误检测且能进一步提高运转效率的工具折损检测装置的机床。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的机床包括:主轴装置,该主轴装置供对工件进行加工的工具安装;加工室,该加工室覆盖由上述工具进行加工的加工区域;旋转圆盘式的工具库,该工具库配置于上述加工室的上方并收容多个工具;能自由开闭的滑门,该滑门配置于上述工具库与上述加工室之间;工具更换装置,该工具更换装置在收纳于上述工具库的工具与安装于主轴装置的工具之间更换工具;工具折损检测装置,该工具折损检测装置对推出至上述工具库的工具检测位置后的工具是否折损进行检测;以及控制装置,该控制装置对上述主轴装置、上述工具更换装置及上述工具折损检测装置的动作进行控制,上述机床的特征是,上述控制装置执行返回步骤、安装步骤及折损检测步骤,其中:在上述返回步骤中,利用上述工具更换装置将安装于上述主轴装置且在前一工序中所使用的第一工具放回至上述工具库;在上述安装步骤中,从上述工具库接收在下一工序中使用的第二工具,并将该第二工具安装于上述主轴装置;在上述折损检测步骤中,在关闭上述滑门后,利用上述检测元件,将放回至上述工具库的第一工具旋转移动至上述工具检测位置以对折损进行检测。
在本发明的技术方案1的机床中,利用工具折损检测装置,在滑门处于关闭的状态下对工具的折损进行检测,即便在一边朝工件喷射冷却液一边进行加工的加工过程中,也能防止冷却液、切削粉末等从加工室进入工具库。因而,通过抑制冷却液等滞留在对工具的折损进行检测的工具库的周围,从而能避免错误检测。
另外,通过包括对推出至上述工具库的工具检测位置后的工具是否折损进行检测的工具折损检测装置,从而不需要针对每个收容于工具库的工具设置工具折损装置,因此,能简化结构。
这样,本发明的机床具有上述工具折损检测装置,因此,即便在工具的加工过程中,也能防止错误检测以提高检测精度。另外,通过在工件的加工过程中对收容于工具库的工具的折损进行检测,从而能提高运转效率。
本发明的技术方案2的发明是在本发明的技术方案1的发明的基础上,其特征是,上述控制装置对由上述第一工具对上述工件进行的加工部位和由上述第二工具进行加工的加工部位是否是相同的部位进行判断,在相同部位的情况下,当通过上述折损检测步骤确认上述第一工具没有折损之后,发出利用安装于上述主轴装置的上述第二工具对上述工件进行加工的执行指令。
根据上述结构,在由上述第一工具对上述工件进行加工的加工部位和由上述第二工具进行加工的加工部位是相同部位的情况下,当确认没有上述第一工具的折损后,执行由上述第二工具对工件进行的加工,因此,能避免因前一工序(下孔加工)中使用的第一工具(钻孔)折损而导致下一工序的第二工具T2(钻孔器、丝锥)的连锁折损,从而能提高机床的工作效率。
本发明技术方案3的发明是在本发明技术方案1的发明的基础上,其特征是,上述控制装置对由上述第一工具对上述工件进行加工的加工部位和由上述第二工具进行加工的加工部位是否是相同的部位进行判断,在不是相同部位的情况下,在发出利用上述第二工具对上述工件进行加工的执行指令之后,执行上述折损检测步骤。
根据上述结构,在上述加工部位不同的情况下,通过在利用第二工具进行下一工序的加工过程中执行折损检测步骤,从而能进一步提高机床的工作效率。
发明效果
本发明的工具折损检测装置能提高检测精度以防止错误检测,并能进一步提高机床的工作效率。
附图说明
图1是表示包括本发明实施方式的工具折损检测装置的卧式加工中心的结构的立体图。
图2是表示本发明实施方式的工具折损检测装置的检测元件和移动元件的结构的、从图1的后侧观察的局部立体图。
图3是用于对包括本发明实施方式的工具折损检测装置的机床的动作进行说明的图,其中,图3(a)是表示工具库周边的局部主视图,图3(b)是表示光传感器移动前的俯视图,图3(c)是表示光传感器移动后的检测结束的俯视图。
图4是用于对包括本发明实施方式的工具折损检测装置的机床的动作进行说明的工序图,其中,图4(a)表示第一工具的放回,图4(b)表示第二工具的送出,图4(c)表示第一工具的折损检测的动作结束,图4(d)表示光传感器的退避动作,图4(e)表示用于放回第二工具的ATC动作的准备结束。
图5是包括本发明实施方式的工具折损检测装置的机床的动作的流程图。
具体实施方式
恰当地参照附图,对包括本发明实施方式的工具折损检测装置1的机床、即卧式加工中心(machining center)100进行详细说明。
如图1所示,具有工具折损检测装置1的卧式加工中心100包括:框架100a,该框架100a立设于未图示的底座;主轴装置101,该主轴装置101供工具Ta安装;加工室WR,该加工室WR划分出加工区域;加工室盖102,该加工室盖102覆盖加工区域以形成加工室WR;旋转圆盘式的工具库103,该工具库103配置于加工室WR的上方,并收容许多工具Tb;库盖104a,该库盖104a覆盖工具库103;滑门装置105,该滑门装置105将配置在工具库103与加工室WR之间的滑门105a打开、关闭;工具更换装置106,该工具更换装置106在收纳于工具库103的工具Tb与安装于主轴装置101的工具Ta之间对工具Tb进行更换;工具折损检测装置1,该工具折损检测装置1对工具是否折损进行检测;以及控制装置4,该控制装置4对主轴装置101、滑门装置105、工具更换装置106及工具折损检测装置1的动作进行控制。
另外,在本实施方式中,将工具折损检查装置1应用于卧式加工中心100,但并不限定于此,也能应用于立式加工中心、传送机等各种机床。因而,卧式加工中心100的结构并没有被特别限定,因此,在图1中,仅图示出说明所需的结构要素,而省略了其它结构要素的图示及说明。另外,为了便于说明,图1将库室MR相对于加工室WR过度地放大来进行表示。
主轴装置101是驱动安装于前端部的工具Ta旋转的装置,其利用未图示的主轴移动装置构成为能例如在左右方向(X轴方向)、上下方向(Y轴方向)及前后方向(Z轴方向)上自由移动,在主轴装置101的前端部进入加工室WR内的状态下,利用工具Ta对被夹在加工室WR内的工件(未图示)进行加工。
另外,在卧式加工中心100中使用的工具可能会像工具Ta及工具Tb那样区别表示,但在不需要特地加以区别的情况下,有时以工具T进行表示。工具T是包括收容于工具库103的多个工具Tb、安装于主轴装置101的工具Ta、工具检测位置的被检测工具Tw在内的工具的总称。
加工室WR是通过加工室盖102划分以使冷却液、切削粉末等在加工中不飞散的工件的加工区域。主轴装置101的前端部配置成从加工室盖102的后表面盖102a进入加工室WR内。加工室盖102的后表面盖102a使用波纹等能自由追随的遮蔽构件,使得主轴装置101能自由地移动。
工具库103是对安装于主轴装置101的多个工具T(Tb、Tw)进行收容的装置,其沿着圆周方向配置有多个对工具T进行保持的保持爪103a。保持爪103a在对工具T进行夹持的方向上具有由弹簧(未图示)施加的保持力,能通过压入工具T来对工具T进行保持,通过将所保持的工具T拉出而将所保持的工具T放开。
库盖104a是为了不使切削粉末、水垢等附着在收容于工具库103的工具Tb等上而收容成覆盖工具库103并对库室MR进行划分的筐体,在库盖104a的下部安装有能自由开闭的滑门105a,在库盖104a的上部配置有防尘罩104b。
如图1所示,滑门装置105是利用滑门105a将库室MR与加工室WR之间分隔成能自由开闭的装置,如图3(a)所示,上述滑门装置105包括:自由滑动的滑门105a,该滑门105a配置于库盖104a下部的开口部;直线导向机构105b,该直线导向机构105b将该滑门105a引导成能沿水平方向自由滑动;以及气缸(未图示),该气缸是用于使滑门105a滑动移动的致动器。上述气缸为了不附着有冷却液等而配置于库盖104a的后部,但也可在采取防尘对策后将上述气缸配置在库室MR内,由于没有特别加以限定,因此,省略详细说明。
根据上述结构,当利用工具更换装置106更换工具Ta时,滑门装置105打开滑门105a以使库室MR和加工室WR导通,并在加工室WR内进行加工时关闭滑门105a以将库室MR和加工室WR阻隔。
因而,滑门装置105即便在加工时也可防止冷却液等从加工室WR进入库室MR,因此,能抑制冷却液等滞留在对工具折损进行检测的库室MR中,来避免工具折损检查装置1发生错误检测。
工具更换装置106是将安装于主轴装置101的工具T更换为另一工具T的装置,其具有各种形态,并不特别加以限定,但在本实施方式中,利用主轴装置101的移动装置(未图示)使主轴装置101移动来更换工具T。
[ATC动作]
参照图3(a)、图4(a)及图4(b),对工具更换装置106的动作(ATC动作)进行说明。图3(a)是表示ATC动作时的工具更换待机位置P1的主视图。在主轴装置101的工具更换待机位置P1处,安装于主轴装置101的工具Ta位于工具库103的中心轴C的正下方,并处于滑门105a打开的状态。在使主轴装置101从工具更换待机位置P1朝上方移动的位置(工具更换位置P0)处,在主轴装置101与工具库103之间更换工具Ta(T1)。图4(a)和图4(b)是表示ATC动作的示意主视图。
ATC动作包括:将安装于主轴装置101且在前一工序中使用的第一工具T1收容于工具库103的“向工具库放回工具的放回步骤”(参照图4(a));以及从工具库103中选取下一工序中使用的第二工具T2并将该第二工具T2安装于主轴装置101的“向主轴装置安装工具的安装步骤”(参照图4(b))。
[向工具库放回第一工具的放回步骤]
在将安装于主轴装置101的工具Ta(T1)放回到工具库103的情况下,如图3(a)所示,在打开滑门105a的状态下,使主轴装置101从主轴装置101的工具更换待机位置P1移动到上方的工具更换位置P0,来将安装于主轴装置101且在前一工序中所使用的第一工具T1压入到配置于工具库103的工具更换位置P0的空的保持爪103a中(参照图4(a)),利用配置于主轴装置101的夹持装置(未图示)将第一工具T1松开,使主轴装置101后退而将第一工具T1放回到工具库103。
[向主轴装置安装第二工具的安装步骤]
在将收容于工具库103并在下一工序中使用的第二工具T2安装于主轴装置101的情况下,使第二工具T2从图4(a)所示的位置沿顺时针旋转θ1度,而推出至工具库103的工具更换位置P0(工具库的中心轴的正下方的位置)(参照图4(b))。
然后,使没有安装有工具T的空的主轴装置101前进,将配置于工具库103的工具更换位置P0的第二工具T2插入主轴装置101,利用配置于主轴装置101的夹持装置(未图示)夹持第二工具T2并安装于主轴装置101,从而使主轴装置101从工具更换位置P0朝下方移动。
如图2所示,工具折损检测装置1包括:光传感器2,该光传感器2是对被检测工具Tw(参照图1、图3(a))是否折损进行检测的检测元件;以及移动元件3,该移动元件3使该光传感器2沿着配置于工具检测位置Tw(图1及图3(a)所示的位置)的被检测工具Tw的轴线方向移动。
如图3(a)所示,被检测工具Tw是利用工具折损检测装置1检测折损的对象、即工具,其是位于从工具库103的工具更换位置P0、即旋转中心C的正下方的位置沿顺时针旋转90度后的旋转中心C的正横向位置处的工具(参照图1)。
如图2所示,光传感器2包括:发光部21,该发光部21照射出检测光L;受光部22,该受光部22接收照射出的检测光L;以及判断元件(未图示),该判断元件对是否由受光部22接收到检测光L进行判断。上述判断元件由存储装置、运算装置、光检测回路等构成,将从发光部21照射出的检测光L由被检测工具Tw阻断的状态(参照图3(c))和预先所存储的正常状态下的被检测工具Tw的数据(工具的长度、直径等)进行比较,从而能判断出被检测工具Tw是否折损。
另外,在本实施方式中,采用了非接触式的光传感器2,但并不限定于此,也能采用通过使触点与工具接触来对工具的折损进行检测的接触式的检测元件。
移动元件3是利用所谓进给丝杠机构使光传感器2(发光部21和受光部22)沿着被检测工具Tw的轴线CL的方向移动的装置,其包括:支承支架31,该支承支架31载置于卧式加工中心100的框架100a(参照图1);基座构件32,该基座构件32支承于支承支架31;进给丝杠33,该进给丝杠33以能自由旋转的方式支承于基座构件32;电动机34,该电动机34对进给丝杠33进行驱动;螺母(未图示),该螺母拧入进给丝杠33;直线导向机构35,该直线导向机构35与进给丝杠33平行配置;鞍部36,该鞍部(日文:サドル)36将螺母与直线导向机构35连接;传感器支架37,该传感器支架37固定于鞍部36并固定光传感器2;以及位置检测元件(未图示),该位置检测元件对移动量、磁力变化等进行检测以检测出光传感器2的位置。
根据上述结构,移动元件3能在利用控制装置4(参照图1)控制电动机34的旋转来将进给丝杠33的旋转转换为鞍部36的直线移动,以调节光传感器的移动量的同时,对现在位置进行检测。
控制装置4(参照图1)由存储元件、运算元件、信息处理装置等电子回路构成,其是对主轴装置101、滑门装置105、工具更换装置106及工具折损检测装置1的动作进行控制的装置。
接着,主要参照图4(c)和图5,对包括本发明实施方式的工具折损检查装置1的卧式加工中心100的动作进行说明。图4(c)是表示折损检测步骤的动作的示意主视图。图5是表示卧式加工中心的动作的流程图。
另外,在图4中,例如,将工具T2送出,在保持爪103a为空的状态下,用虚线表示工具T2,符号由(T2)表示。另外,在图示出使工具库103旋转以使工具T1移动的情况下,将移动前表示为T1’,将移动后表示为T1。
如图5的左侧所示,在卧式加工中心100中,利用控制装置4(参照图1)对第一工具T1(前一工序)的加工部位和第二工具T2(后一工序)的加工部位是否是相同部位进行判断(S1),在是相同部位(S1为“是”)的情况下,执行折损检测步骤(S3)。
另一方面,如图5的右侧所示,在不是相同部位(S1的“否”)的情况下,给予利用第二工具T2对工件进行加工的执行指令(S12),然后,执行折损检测步骤(S14)。
[折损检测步骤]
折损检测步骤是利用工具更换装置106执行放回步骤(参照图4(a))和安装步骤(图4(b))并在滑门105a处于关闭的状态下进行的步骤,以对放回至工具库103的第一工具T1是否折损进行检测(参照图4(c)),其中,在上述放回步骤中,将供给到前一工序、即第一加工工序的第一工具T1放回至工具库103的步骤,在上述安装步骤中,将供给到后一工序、即第二加工工序的第二工具T2安装于主轴装置101。
如图4(c)和图5所示,折损检测步骤包括:将作为被检测工具的第一工具T1移动至工具检测位置(参照图1所示的被检测工具Tw)的推出工序(S2、S13);以及对推出至工具检测位置Tw的第一工具T1是否折损进行检测的检测工序(S3、S14)。
推出工序(S2、S13)是在关闭滑门105a的状态下使第一工具T1从图4(b)所示的位置沿顺时针旋转θ2度而推出至被检测位置的工序(参照图4(c))。
如图4(c)所示,检测工具(S3、S14)是一边利用移动元件3(参照图2)使光传感器2沿着第一工具T1(被检测工具Tw)的轴线CL的方向移动,一边从发光部21(参照图2)照射出检测光L并基于受光部22接收到检测光L的状态利用判断元件对第一工具T1是否折损进行判断的工序。
[相同部位的情况]
如图5的左侧所示,卧式加工中心100对第一工具T1(前一工序)的加工部位和第二工具T2(后一工具)的加工部位是否是相同部位进行判断(S1),在相同部位(S1为“是”)的情况下,并在通过折损检测步骤(S2~S3)判断出第一工具T1折损(S4为“是”)的情况下,不发出第二加工工序的执行指令,而是停止卧式加工中心100(参照图1)的动作,并利用蜂鸣器、显示灯等向工序管理者发出警告(S5)。
另一方面,在通过折损检测步骤(S2~S3)判断出第一工具T1未折损(S4为“否”)的情况下,通过控制装置4(参照图1)发出利用安装于主轴装置101的第二工具T2执行第二加工工序的执行指令。
[不是相同部位的情况]
如图5的右侧所示,在由第一工具T1(前一工序)进行加工的加工部位和由第二工具T2(下一工序)进行加工的加工部位不是相同部位(S1为“否”)的情况下,发出由第二工具T2进行工件加工的执行指令(S12),然后,执行折损检测步骤(S13~S14),在通过折损检测步骤(S13~S14)判断出第一工具T1折损(S15的“是”)的情况下,在第二加工工序结束之后,利用蜂鸣器、显示灯等向工序管理者发出警告(S16)。另一方面,在通过折损检测步骤(S3)判断出第一工具T1未折损(S15的“否”)的情况下,结束折损检测步骤。
[第二工具T2的放回准备动作]
接着,卧式加工中心100转移至用于更换为在下一工序中使用的第三工具T3的第二工具T2的返回准备动作(参照图4(d)和图4(e))。
第二工具T2的返回准备动作是使送出第二工具T2后的空的保持爪103a(参照图1)从图4(d)所示的位置沿逆时针旋转θ2度,而推出至工具库103的工具更换位置P0的动作(参照图4(e))。
通过如上所述构成,本发明实施方式的工具折损检测装置1起到以下作用效果。
在由第一工具T1(前一工序)进行加工的加工部位和由第二工具T2(后一工序)进行加工的加工部位是相同部位(S1的“是”)的情况下,工具折损检查装置1在第一加工工序结束之后确认第一工具T1没有折损,然后,利用第二工具T2执行第二加工工序(S4→S6),从而能避免因前一工序(下孔加工)中使用的第一工具T1(钻孔)折损而导致下一工序的第二工具T2(钻孔器、丝锥)的连锁折损。
也就是说,若在将第一工具T1收容于工具库103之后,由第二工具T2进行下一工序的加工时进行第一工具T1的折损检测,则在第一工具T1折损的情况下,存在前一工序中的未加工部位、或是残留有第一工具T1的折损片,而使过大的负载作用于第二工具T2来引发第二工具T2的连锁折损,因此,要确认第一工具T1没有折损。
另一方面,在由第一工具T1(前一工序)进行加工的加工部位和由第二工具T2(后一工序)进行加工的加工部位不是相同部位(S1的“否”)的情况下,通过在发出利用第二工具T2对工件进行加工的执行指令(S12)后,执行折损检测步骤(S13~S14),从而能在第二加工工序中确认第一工件T1在第一加工工序中的折损状况等,因此,能进一步提高卧式加工中心100的工作效率。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于上述各实施方式,能恰当地变更来实施。
例如,在本发明的实施方式中,在工具折损检测装置1中,设置有使光传感器2沿着被检测工具Tw的轴线方向移动的移动元件3,但并不限定于此,也可将光传感器2沿着被检测工具Tw的轴线方向配置在多个部位处。另外,将对工具的折损进行检测的光传感器2配置于工具库103的中心轴的水平方向位置,但并不限定于此,也能设于比水平方向位置更高的位置,从而能根据工具库的形状等恰当地进行设定。
符号说明
1 工具折损检测装置
2 光传感器(检测元件)
3 移动元件
4 控制装置
100 机床
100 卧式加工中心(机床)
101 主轴装置
102 加工室盖
103 工具库
103a 保持爪
104a 库盖
105 滑门装置
105a 滑门
105b 直线导向机构
106 工具更换装置
CL 轴线
MR 库室
T1 第一工具
T2 第二工具
Tw 被检测工具
WR 加工室
Claims (2)
1.一种机床,包括:
主轴装置,该主轴装置供对工件进行加工的工具安装;
加工室,该加工室覆盖由所述工具进行加工的加工区域;
旋转圆盘式的工具库,该工具库配置于所述加工室的上方并收容多个工具;
能自由开闭的滑门,该滑门配置于所述工具库与所述加工室之间;
工具更换装置,该工具更换装置在收纳于所述工具库的工具与安装于主轴装置的工具之间更换工具;
工具折损检测装置,该工具折损检测装置对推出至所述工具库的工具检测位置后的工具是否折损进行检测;以及
控制装置,该控制装置对所述主轴装置、所述工具更换装置及所述工具折损检测装置的动作进行控制,
所述机床的特征在于,
所述控制装置执行返回步骤、安装步骤及折损检测步骤,其中:
在所述返回步骤中,利用所述工具更换装置将安装于所述主轴装置且在前一工序中所使用的第一工具放回至所述工具库;
在所述安装步骤中,从所述工具库接收在下一工序中使用的第二工具,并将该第二工具安装于所述主轴装置;
在所述折损检测步骤中,在关闭所述滑门后,利用所述工具折损检测装置,将放回至所述工具库的第一工具旋转移动到所述工具检测位置,以对折损进行检测,
所述控制装置对由所述第一工具对所述工件进行加工的加工部位和由所述第二工具进行加工的加工部位是否是相同的部位进行判断,
在相同部位的情况下,当通过所述折损检测步骤确认所述第一工具没有折损之后,发出利用安装于所述主轴装置的所述第二工具对所述工件进行加工的执行指令。
2.如权利要求1所述的机床,其特征在于,
所述控制装置对由所述第一工具对所述工件进行加工的加工部位和由所述第二工具进行加工的加工部位是否是相同的部位进行判断,
在不是相同部位的情况下,在发出利用所述第二工具对所述工件进行加工的执行指令之后,执行所述折损检测步骤。
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