CN107427972B - 加工机械 - Google Patents

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Abstract

加工机械(100)是可进行工件的减材加工和增材加工的加工机械。加工机械(100)具备：第1主轴台(111)和第2主轴台(116)，其设置于加工区域(200)内，用于保持工件；刀具主轴(121)和下刀架(131)，其设置于加工区域(200)内，用于保持用于进行工件的减材加工的刀具；增材加工用头(61)，其在工件的增材加工时喷出材料；工件把持部(51)，在加工区域(200)的内外之间输送工件时，该工件把持部(51)把持工件；以及机械臂(31)，其能够安装固定增材加工用头(61)和工件把持部(51)。利用这样的结构，以简易的结构提供一种谋求生产率的提高的加工机械。

Description

加工机械
技术领域
本发明一般而言涉及加工机械，更特定而言涉及可进行工件的减材加工和增材加工的加工机械。
背景技术
关于以往的加工机械，在例如日本特开2004-314168号公报中公开有泵设备类的激光堆焊装置，其目的在于不在母材产生裂纹、迅速且准确地进行堆焊(专利文献1)。专利文献1所公开的激光堆焊装置具有：粉末供给机，其将氩气作为载气来供给金属材料(粉末)；涡流式粉末供给喷嘴，其使被供给来的金属材料与氩气均匀地混合，同时将氩气和氮气的混合气体用作保护气体；以及多轴机器人，其使涡流式粉末供给喷嘴移动。
另外，在日本特开2012-206137号公报中公开了一种修补装置，其目的在于不借助人手就能容易地进行堆焊(专利文献2)。专利文献2所公开的修补装置具有：材料供给部；激光装置，其照射激光点光；以及焊接机器人，其具有多关节的臂，使激光点光沿着三维方向移动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-314168号公报
专利文献2：日本特开2012-206137号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为通过使材料附着来使工件形成三维形状的方法，存在增材加工法(Additivemanufacturing)。另一方面，作为通过去除材料而使工件形成三维形状的方法，存在减材加工法(Subtractive manufacturing)。在增材加工中，在加工前后工件的质量增加，在减材加工中，在加工前后工件的质量减少。活用各加工法的特性，进行将增材加工和减材加工组合来获得工件的最终的形状的加工。
然而，在增材加工和减材加工中，使用各自的加工用具，因此，工件的加工工序在增材加工和减材加工之间转换之际需要时间。为了缩短从工件的加工开始到结束为止的整体的加工时间，使加工机械的生产率提高，要求缩短该转换时间。另外，同时，对用于使那样的加工机械的生产率提高的手段要求抑制新的设备的追加，而以简易的结构实现。
因此，本发明的目的在于解决上述的问题，且在于提供一种以简易的结构谋求生产率的提高的加工机械。
用于解决问题的方案
根据本发明的加工机械是能够进行工件的减材加工和增材加工的加工机械。加工机械具备：工件保持部，其设置于加工区域内，用于保持工件；刀具保持部，其设置于加工区域内，用于保持用于工件的减材加工的刀具；增材加工用头，其在工件的增材加工时喷出材料；工件把持部，在加工区域的内外之间输送工件时，该工件把持部把持工件；以及机械臂，其能够安装固定增材加工用头和工件把持部。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种以简易的结构谋求生产率的提高的加工机械。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的加工机械的主视图。
图2是表示在图1中的加工机械中被收纳到储存部的工件、工件把持部以及增材加工用头的立体图。
图3是表示图1中的加工机械所具备的机械臂的立体图。
图4是表示在图1中的加工机械中进行增材加工时的加工区域内的情形的立体图。
图5是放大地表示图4中的以双点划线V围成的范围的剖视图。
图6是表示与图3中的机械臂的利用有关的第1展开例的立体图。
图7是表示与图3中的机械臂的利用有关的第2展开例的立体图。
图8是表示图2中的增材加工用头的变形例的立体图。
图9是表示随着增材加工和减材加工而变化的工件的形态的图。
图10是示意性地表示本发明的实施方式2的加工方法的第1工序的图。
图11是示意性地表示本发明的实施方式2的加工方法的第2工序的图。
图12是示意性地表示本发明的实施方式2的加工方法的第3工序的图。
图13是示意性地表示本发明的实施方式2的加工方法的第4工序的图。
图14是示意性地表示本发明的实施方式2的加工方法的第5工序的图。
图15是示意性地表示本发明的实施方式2的加工方法的第6工序的图。
图16是示意性地表示本发明的实施方式2的加工方法的第7工序的图。
图17是示意性地表示本发明的实施方式2的加工方法的第8工序的图。
图18是示意性地表示本发明的实施方式2的加工方法的第9工序的图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，以下，在参照的附图中，对相同或与其相当的构件标注相同的附图标记。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1的加工机械的主视图。在图1中，通过透视构成加工机械的外观的罩体，来表示加工机械的内部。
参照图1，加工机械100是可进行工件的增材加工(AM(Additive manufacturing)加工)和工件的减材加工(SM(Subtractive manufacturing)加工)的AM/SM混合加工机。加工机械100具有使用了固定刀具的车削功能和使用了旋转刀具的铣削功能来作为SM加工的功能。
首先，对加工机械100的整体构造进行说明，加工机械100具有机座141、第1主轴台111、第2主轴台116、刀具主轴121以及下刀架131。
机座141是用于支承第1主轴台111、第2主轴台116、刀具主轴121以及下刀架131的基座构件，设置于工厂等的安装面。
第1主轴台111和第2主轴台116在沿着水平方向延伸的Z轴方向上彼此相对地设置。第1主轴台111具有用于在使用了固定刀具的车削加工时使工件旋转的主轴112，第2主轴台116具有用于在使用了固定刀具的车削加工时使工件旋转的主轴117。主轴112设置成能以与Z轴平行的中心轴线201为中心旋转，主轴117设置成能以与Z轴平行的中心轴线202为中心旋转。在主轴112和主轴117设有用于可拆装地保持工件的卡盘机构。
刀具主轴(上刀架)121在使用了旋转刀具的铣削加工时使旋转刀具旋转。刀具主轴121设置成能以与沿着铅垂方向延伸的X轴平行的中心轴线203为中心旋转。在刀具主轴121设有用于可拆装地保持旋转刀具的夹具机构。
刀具主轴121被未图示的立柱等支承于机座141上。刀具主轴121设置成，利用设于立柱等的各种进给机构、引导机构、伺服马达等，可沿着X轴方向、沿着水平方向延伸且与Z轴方向正交的Y轴方向、以及Z轴方向移动。安装固定于刀具主轴121的旋转刀具的加工位置三维地移动。刀具主轴121还设置成能以与Y轴平行的中心轴线为中心回转。
此外，在图1中并未示出，但在第1主轴台111的周边设有：自动刀具更换装置，其用于对安装固定于刀具主轴121的刀具进行自动更换；以及刀具库，其用于收纳要安装固定于刀具主轴121的更换用的刀具。
下刀架131用于安装固定车削加工用的多个固定刀具。下刀架131是所谓的转塔形，呈放射状安装多个固定刀具，进行回转分度。
更具体而言，下刀架131具有回转部132。回转部132设置成能以与Z轴平行的中心轴线204为中心回转。在以中心轴线204为中心沿着其周向隔开间隔的位置(在本实施方式中，10处)安装有用于保持固定刀具的刀具保持件。通过回转部132以中心轴线204为中心进行回转，保持于刀具保持件的固定刀具沿着周向移动，车削加工所使用的固定刀具被分度。
下刀架131被未图示的床鞍等支承于机座141上。下刀架131设置成，利用设于床鞍等的各种进给机构、引导机构、伺服马达等可沿着X轴方向和Z轴方向移动。
加工机械100还具有侧面罩142。侧面罩142相对于第2主轴台116设置于第1主轴台111的相反侧。加工区域200和外部区域205之间被侧面罩142分隔开。在加工区域200配置有第1主轴台111、第2主轴台116、刀具主轴121以及下刀架131。在侧面罩142设有可开闭的闸门143。
图2是表示在图1中的加工机械中被收纳到储存部的工件、工件把持部和增材加工用头的立体图。参照图1和图2，加工机械100还具有储存部156、工件把持部51以及增材加工用头61。
储存部156配置于外部区域205。储存部156设置为可收纳工件41、工件把持部51和增材加工用头61的工作台。此外，储存部156只要可收纳工件41、工件把持部51以及增材加工用头61，就没有特别限定，例如也可以是具有车轮的手推车、架子。
在加工区域200和外部区域205之间输送工件时，工件把持部51把持工件。图2中所示的工件把持部51是同时可把持1个工件的单臂类型。增材加工用头61通过向工件喷出材料粉末并且照射激光，来进行增材加工(指向性能量堆积法(Directed EnergyDeposition))。
加工机械100还具有可安装固定增材加工用头61和工件把持部51的机械臂31。在本实施方式中，增材加工用头61和工件把持部51可拆装地设于机械臂31。
具体地说明工件把持部51的构造，工件把持部51具有一对把持用爪部52、基座部53以及连结部54。
连结部54设置为构成工件把持部51与后述的机械臂31的连结部36的接点的连结机构。连结部54设于基座部53。工件把持部51利用连结部54可拆装地设于机械臂31。
在基座部53设有一对把持用爪部52。一对把持用爪部52相对于基座部53设于连结部54的相反侧。一对把持用爪部52彼此相对地设置，通过向彼此靠近的方向移动，来把持工件41。基座部53将一对把持用爪部52支承成，可向一对把持用爪部52的靠近方向和分开方向滑动。
具体地说明增材加工用头61的构造，增材加工用头61具有主体部62、激光出射部65、连结部63以及连接部64。
连结部63设置为构成增材加工用头61与后述的机械臂31的连结部36的接点的连结机构。连结部63设于主体部62。增材加工用头61(主体部62)利用连结部63可拆装地设于机械臂31。
主体部62具有弯折成L字的形状。在主体部62设有激光出射部65和连接部64。激光出射部65和连接部64分别设于L字形状的主体部62的一端和另一端。在主体部63内置有准直透镜、反射镜等，激光被从连接部64朝向激光出射部65引导。在激光出射部65形成有开口部66，激光经由该开口部66出射，材料粉末被喷出。在激光出射部65内置有光学零件68。光学零件68是用于将激光向工件上聚光的零件(聚光透镜、镜等)，确定工件中的激光的照射区域。开口部66具有从光学零件68朝向工件的激光可通过的开口形状。
如图1中所示，加工机械100还具有材料粉末供给装置70、激光振荡装置76以及管构件73。材料粉末供给装置70和激光振荡装置76配置于外部区域205。材料粉末供给装置70具有用于贮存增材加工所使用的材料粉末的材料粉末罐72以及用于对材料粉末和载气进行混合的混合部71。激光振荡装置76使增材加工所使用的激光振荡。在管构件73收纳有：光纤，其用于将来自激光振荡装置76的激光朝向增材加工用头61引导；以及配管，其用于将从材料粉末供给装置70供给来的材料粉末朝向增材加工用头61引导。
管构件73从材料粉末供给装置70和激光振荡装置76布设到增材加工用头61，在其顶端与增材加工用头61的连接部64连接。来自材料粉末供给装置70的材料粉末和来自激光振荡装置76的激光经由管构件73向增材加工用头61导入。此外，虽未图示，但从空气供给源朝向机械臂31布设有空气供给用的管。
此外，由加工机械100执行的增材加工并不限于上述的指向性能量堆积法，例如也可以是将熔融后的热塑性树脂层叠于工件而形成三维形状的材料挤压法、利用热使粉末床的表面附近选择性地熔融·固化而层叠的粉末床熔融结合法。
图3是表示图1中的加工机械所具备的机械臂的立体图。参照图1～图3具体地说明机械臂31的构造，机械臂31具有移动机构部21、基部32、臂部33以及连结部36。
移动机构部21设置成可在加工区域200和外部区域205之间移动。移动机构部21使机械臂31在加工区域内位置31A与加工区域外位置31B之间移动。机械臂31通过设为开状态的闸门143而在加工区域内位置31A和加工区域外位置31B之间移动。
作为用于使机械臂31直线往复移动的机构，移动机构部21具有基座构件23、线性引导件22、齿轮齿条副25、伺服马达(未图示)以及支柱24。
基座构件23由板材构成，安装有基部32和伺服马达。线性引导件22和齿轮齿条副25利用支柱24设置于距加工机械100的安装面一定高度的位置。线性引导件22设置为沿着与Z轴平行的方向引导基座构件23的引导机构。齿轮齿条副25将从伺服马达输出的旋转转换成直线运动而使基座构件23沿着Z轴方向移动。
基部32由移动机构部21支承。基部32具有从移动机构部21向铅垂下方突出的形状。臂部33相对于基部32连结成能够以转动轴线211为中心转动。在图3中，转动轴线211沿着与Y轴平行的方向延伸。连结部36设于臂部33的顶端。
臂部33具有从基部32朝向连结部36呈臂状延伸的形状。在臂部33的一端和另一端分别设有基部32和连结部36。臂部33具有在与转动轴线211正交的平面内呈臂状延伸的形状。如图3中的箭头221所示，臂部33以转动轴线211为支点进行摆动。随着臂部33的摆动，连结部36的位置在与转动轴线211正交的平面内移动。
连结部36设置为构成机械臂31与前述的工件把持部51的连结部54和增材加工用头61的连结部63这两者的接点的连结机构。
臂部33由第1可动部33L、第2可动部33M和第3可动部33N构成。
第1可动部33L相对于基部32连结成能够以转动轴线211(第1转动轴线)为中心转动。第1可动部33L具有从基部32沿着与转动轴线211正交的方向呈臂状延伸的形状。如图3中的箭头221所示，第1可动部33L以转动轴线211为支点进行摆动。
第2可动部33M相对于第1可动部33L连结成能够以转动轴线212(第2转动轴线)为中心转动。转动轴线212沿着与转动轴线211平行的方向延伸。第2可动部33M与从基部32呈臂状延伸出来的第1可动部33L的顶端连结。第2可动部33M从第1可动部33L沿着与转动轴线212正交的方向呈臂状延伸。如图3中的箭头222所示，第2可动部33M以转动轴线212为支点进行摆动。
第3可动部33N相对于第2可动部33M连结成能以转动轴线213(第3转动轴线)为中心转动。转动轴线213沿着与转动轴线211和转动轴线212平行的方向延伸。第3可动部33N与从第1可动部33L呈臂状延伸出来的第2可动部33M的顶端连结。第3可动部33N从第2可动部33M沿着与转动轴线213正交的方向呈臂状延伸。如图3中的箭头223所示，第3可动部33N以转动轴线213支点进行摆动。
如图3中的箭头224所示，基部32设置成能够以旋转轴线214(第1旋转轴线)为中心旋转。旋转轴线214沿着与转动轴线211正交的方向延伸。旋转轴线214沿着铅垂方向延伸。
第2可动部33M沿着旋转轴线215(第2旋转轴线)的轴线方向呈臂状延伸。如图3中的箭头225所示，第2可动部33M设置成能以旋转轴线215为中心旋转。旋转轴线215沿着与转动轴线212正交的方向延伸。第3可动部33N沿着旋转轴线216(第3旋转轴线)的轴线方向呈臂状延伸。如图3中的箭头226所示，第3可动部33N设置成能以旋转轴线216为中心旋转。旋转轴线216沿着与转动轴线213正交的方向延伸。
利用这样的结构，机械臂31设置为可彼此独立地控制6轴(转动轴线211～213和旋转轴线214～216)的机械臂。
此外，在本实施方式中，对可控制6轴的机械臂31进行了说明，但也可以是可控制除了6轴以外的多轴的机械臂。另外，在本实施方式中，机械臂31具备直动机构(移动机构部21)，但既可以是不具备这样的直动机构的机械臂，也可以是仅由多个轴(代表性地，是3轴)的直动机构构成的机械臂。
参照图1和图2，在本实施方式中，在加工区域200和外部区域205之间输送工件时，工件把持部51被安装固定于机械臂31。例如，设想将收纳到储存部156的工件41从外部区域205输送到加工区域200并安装固定于第1主轴台111的情况。
首先，通过使机械臂31动作，将收纳到储存部156的工件把持部51安装固定于机械臂31。通过使机械臂31动作，将收纳到储存部156的工件41由工件把持部51把持。
接着，通过使机械臂31从外部区域205向加工区域200移动，使工件41进入加工区域200。通过使机械臂31动作，使所把持的工件41靠近第1主轴台111的主轴112。工件41一相对于主轴112定位到预定位置，就将工件41夹紧于主轴112。在工件41被夹紧的时刻，解除工件把持部51对工件41的把持。最后，使机械臂31从加工区域200向外部区域205退避。
另外，在本实施方式中，在工件的增材加工时，增材加工用头61被安装固定于机械臂31。例如，设想对安装固定到第1主轴台111的工件41实施增材加工的情况。
图4是表示在图1中的加工机械中进行增材加工时的加工区域内的情形的立体图。参照图1、图2和图4，首先，通过使机械臂31动作，将收纳到储存部156的增材加工用头61安装固定于机械臂31。
接着，通过使机械臂31从外部区域205向加工区域200移动，使增材加工用头61进入加工区域200。通过使机械臂31动作，使增材加工用头61靠近被安装固定到第1主轴台111的工件41。
图5是放大地表示图4中的以双点划线V围成的范围的剖视图。参照图4和图5，通过机械臂31的动作和/或主轴112的旋转，在保持使开口部66的开口面面对工件41的表面的状态下，使增材加工用头61对工件41进行扫描。此时，从增材加工用头61的开口部66朝向工件41喷出激光311、材料粉末312、保护和载体用的气体313。由此，在工件41的表面形成熔点314，其结果，材料粉末312熔接。
具体而言，在工件41的表面形成堆焊层316。在堆焊层316上堆起有堆焊原材料315。若堆焊原材料315被冷却，则成为在工件41的表面形成可进行加工的层的状态。此外，也可以使用电子束来替代激光311。作为材料粉末，能够利用铝合金和镁合金等金属粉末、陶瓷粉末。
在增材加工结束后，使机械臂31从加工区域200向外部区域205退避。
参照图1～图5，作为实现可进行工件的增材加工和减材加工的AM/SM混合加工机的手段，想到将增材加工用头61安装固定于刀具主轴121来实施增材加工的结构。然而，在这样的结构中，在增材加工时，需要在刀具主轴121安装固定增材加工用头61，在减材加工时，需要在刀具主轴121安装固定减材加工用的旋转刀具。因此，工件的加工工序在增材加工和减材加工之间转换之际的时间变长。
与此相对，在本实施方式中的加工机械100中，在机械臂31安装固定增材加工用头61来进行工件的增材加工，因此，可从增材加工立即转换成减材加工，可从减材加工立即转换成增材加工。此时，增材加工用头61的安装固定利用工件输送用所配备的机械臂31，因此，能够以简易的结构谋求上述转换时间的缩短。
此外，在本实施方式中，对选择性地安装固定增材加工用头61和工件把持部51中的任一者的机械臂31的结构进行了说明，但机械臂31也可以具有可安装固定增材加工用头61和工件把持部51这两者的构造。在该情况下，增材加工用头61和工件把持部51也可以不设置成相对于机械臂31可拆装。
图6是表示与图3中的机械臂的利用有关的第1展开例的立体图。参照图6，也可以在机械臂31安装固定吸引喷嘴81，吸引喷嘴81用于回收由于增材加工而在加工区域200产生的材料粉末的屑。
吸引喷嘴81具有软管部82和连结部83。软管部82与产生负压的负压产生源(未图示)连接。连结部83设置为构成吸引喷嘴81与机械臂31的连结部36的接点的连结机构。
图7是表示与图3中的机械臂的利用有关的第2展开例的立体图。参照图7，材料粉末供给装置70的材料粉末罐72从混合部71向上方延伸，具有在其顶端开口的筒形状。材料粉末罐72成为可经由该开口部补充材料粉末的结构。
也可以使用安装固定到机械臂31的工件把持部51来进行材料粉末向材料粉末罐72的补充。具体而言，由安装固定到机械臂31的工件把持部51把持已收纳有材料粉末的容器86。通过使机械臂31动作，从容器86向材料粉末罐72补充材料粉末。
图8是表示图2中的增材加工用头的变形例的立体图。参照图8，在本变形例中，激光出射部65可拆装地设于主体部62。在储存部156(参照图1)收纳有内置彼此不同种类的光学零件68的多个激光出射部65(65A、65B、65C、65D)。根据光学零件68的种类的不同，工件中的激光的照射区域的形状(例如圆区域或矩形区域)、大小(例如φ2mm或φ4mm)不同。通过使安装固定有增材加工用头61的机械臂31动作，在主体部62安装固定内置适于所执行的增材加工的光学零件68的激光出射部65。
对以上说明的、本发明的实施方式1的加工机械100的构造进行汇总说明，本实施方式中的加工机械100是可进行工件的减材加工和增材加工的加工机械。加工机械100具备：第1主轴台111和第2主轴台116，该第1主轴台111和第2主轴台116作为工件保持部，设置于加工区域200内，用于保持工件；刀具主轴121和下刀架131，该刀具主轴121和下刀架131作为刀具保持部，设置于加工区域200内，用于保持用于工件的减材加工的刀具；增材加工用头61，其在工件的增材加工时喷出材料；工件把持部51，在加工区域200的内外之间输送工件时，该工件把持部51把持工件；以及机械臂31，其能够安装固定增材加工用头61和工件把持部51。
根据如此构成的、本发明的实施方式1的加工机械100，能够以简易的结构使工件的加工工序在增材加工和减材加工之间进行转换之际所需的时间缩短化，谋求生产率的提高。
在本实施方式中，对基于具有车削功能和铣削功能的复合加工机来构成AM/SM混合加工机的情况进行了说明，但并不限于这样的结构，也可以基于具有车削功能的车床或具有铣削功能的加工中心来构成AM/SM混合加工机。在基于加工中心来构成AM/SM混合加工机的情况下，作为在加工区域内保持工件的工件保持部，使用工作台。
(实施方式2)
在本实施方式中，说明使用实施方式1的加工机械100来进行工件的增材加工和减材加工的加工方法的一个例子。
图9是表示随着增材加工和减材加工而变化的工件的形态的图。参照图9，首先，准备母材42。母材42具有圆盘形状。接着，利用增材加工获得在母材42的端面上形成有堆焊部43的中间加工物46。堆焊部43具有圆柱形状。接着，利用减材加工，在堆焊部43的外周面形成螺纹部44。最后，通过使母材42和堆焊部43之间分离，获得形成有螺纹部44的最终产品47。
图10～图18是示意性地表示本发明的实施方式2的加工方法的工序的图。
参照图10，在加工区域200中，在第1主轴台111安装固定有母材42。在外部区域205中，在储存部156收纳有在之前的工序中准备好的中间加工物46A、工件把持部51以及增材加工用头61。在本实施方式中，工件把持部51是同时可把持两个工件的双臂类型，具有一对把持用爪部52P和一对把持用爪部52Q。
首先，通过使机械臂31动作，将收纳到储存部156的增材加工用头61安装固定于机械臂31。
参照图11，接着，使机械臂31从外部区域205向加工区域200移动。通过使机械臂31动作，使增材加工用头61靠近被安装固定到第1主轴台111的母材42。利用增材加工用头61，在母材42的端面上形成堆焊部43。由此，获得中间加工物46B。
参照图12，接着，使机械臂31从加工区域200向外部区域205移动。通过使机械臂31动作，将增材加工用头61收纳于储存部156，作为替代，将收纳到储存部156的工件把持部51安装固定于机械臂31。
参照图13，接着，通过使机械臂31动作，由工件把持部51的把持用爪部52P把持中间加工物46A。
参照图14，接着，使机械臂31从外部区域205向加工区域200移动。通过使机械臂31动作，使工件把持部51靠近被安装固定到第1主轴台111的中间加工物46B、同时由工件把持部51的把持用爪部52Q把持中间加工物46B。通过使把持用爪部52P和把持用爪部52Q翻转，将安装固定于第1主轴台111的工件从中间加工物46B更换成中间加工物46A。
参照图15，接着，使机械臂31从加工区域200向外部区域205移动。通过使机械臂31动作，将中间加工物46B收纳于储存部156。由于在图11中进行了说明的增材加工而成为高温的中间加工物46B在储存部156中被冷却，直到在图14中进行了说明的下次的工件更换工序为止。预先使机械臂31待机于闸门143跟前的位置(图16中所示的位置)。
另一方面，在加工区域200中，机械臂31向外部区域205退避，闸门143一关闭，就开始进行用于在中间加工物46A的堆焊部43上形成螺纹部44的减材加工。在本实施方式中，在机械臂31安装固定增材加工用头61来进行工件的增材加工。因此，可在预先安装固定有减材加工用的刀具的状态下使下刀架131或刀具主轴121待机，能够缩短从增材加工向减材加工转换的时间。
参照图16，一边使主轴112和主轴117的旋转同步，一边使第1主轴台111和第2主轴台116靠近。利用主轴117，对中间加工物46A的堆焊部43的端部进行夹紧。在中间加工物46A的两端被第1主轴台111和第2主轴台116保持着的状态下，进行用于使母材42和堆焊部43之间分离的减材加工(切断加工)。由此，母材42残留于第1主轴台111，最终产品47残留于第2主轴台116。
在减材加工时，加工区域200置于切削油的气氛下。在本实施方式中，在减材加工期间，增材加工用头61位于外部区域205，因此，能够防止具备光学零件的增材加工用头61暴露于切削油。另外，即使万一安装固定有增材加工用头61的机械臂31的控制产生故障，也能够防止其影响波及到加工区域200内。
参照图17，接着，使机械臂31从外部区域205向加工区域200移动。通过使机械臂31动作，使工件把持部51靠近被安装固定到第2主轴台116的最终产品47、同时由工件把持部51把持最终产品47。
参照图18，接着，使机械臂31从加工区域200向外部区域205移动。通过使机械臂31动作，将最终产品47收纳于储存部156。通过使机械臂31动作，将工件把持部51收纳于储存部156，返回在图10中进行了说明的工序。
根据如此构成的、本发明的实施方式2中的加工机械100和加工方法，能够同样地起到实施方式1所记载的效果。
根据本发明的加工机械是可进行工件的减材加工和增材加工的加工机械。加工机械具备：工件保持部，其设置于加工区域内，用于保持工件；刀具保持部，其设置于加工区域内，用于保持用于工件的减材加工的刀具；增材加工用头，其在工件的增材加工时喷出材料；工件把持部，其在加工区域的内外之间输送工件时把持工件；以及机械臂，其能够安装固定增材加工用头和工件把持部。
根据如此构成的加工机械，通过设置能够安装固定在工件的增材加工时喷出材料的增材加工用头和在加工区域的内外之间输送工件时把持工件的工件把持部的机械臂，能够以简易的结构谋求加工机械的生产率的提高。
另外，优选的是，增材加工用头和工件把持部可拆装地设于机械臂。增材加工用头在工件的增材加工时安装固定于机械臂。在加工区域的内外之间输送工件时，工件把持部安装固定于机械臂。
根据如此构成的加工机械，根据工件的输送和增材加工，在机械臂安装固定增材加工用头和工件把持部中的任一者，因此，能够缩小机械臂的外形。
另外，优选的是，加工机械还具备储存部，该储存部设置于加工区域外，可收纳增材加工用头。
根据如此构成的加工机械，能够在减材加工时使增材加工用头从加工区域退避。
另外，优选的是，增材加工用头通过向工件喷出材料粉末并且照射激光，来进行增材加工。增材加工用头具有：主体部，其可安装固定于机械臂；以及激光出射部，其出射激光，并且限定工件中的激光的照射区域，可拆装地设于主体部。在储存部收纳有所限定的激光的照射区域彼此不同的多个激光出射部。
根据如此构成的加工机械，能够根据工件的增材加工将适当的激光出射部借助主体部安装固定于机械臂。
另外，优选的是，加工机械还具备吸引喷嘴，该吸引喷嘴与产生负压的负压产生源连接，可安装固定于机械臂。
根据如此构成的加工机械，通过使安装固定吸引喷嘴的机械臂动作，能够在增材加工时吸引在加工区域内产生的材料屑等。
另外，优选的是，机械臂具有：移动机构部，其可在加工区域的内外之间移动；基部，其支承于移动机构部；以及臂部，其可转动地连结于基部，能够安装固定增材加工用头和工件把持部。
根据如此构成的加工机械，在增材加工时，能够使增材加工用头靠近工件之际的自由度提高。
另外，优选的是，工件保持部是可使工件旋转的主轴台或供工件固定的工作台。
根据如此构成的加工机械，在加工区域内的主轴台或工作台与加工区域外之间能够利用安装固定于机械臂的工件把持部输送工件。
另外，优选的是，刀具保持部是供刀具固定的刀架，或者是可使刀具旋转的刀具主轴。
根据如此构成的加工机械，在具备刀架或刀具主轴的加工机械中，能够起到上述中任一项所述的效果。
应该认为此次公开的实施方式在全部的方面是例示而非限制性的。本发明的范围不是由上述的说明表示，而是由权利要求书表示，意图在于包括在与权利要求书同等的意味和范围内的全部的变更。
产业上的可利用性
本发明主要适用于可进行工件的减材加工和增材加工的AM/SM混合加工机。
附图标记说明
21、移动机构部；22、线性引导件；23、基座构件；24、支柱；25、齿轮齿条副；31、机械臂；31A、加工区域内位置；31B、加工区域外位置；32、基部；33、臂部；33L、第1可动部；33M、第2可动部；33N、第3可动部；36、54、63、83、连结部；41、工件；42、母材；43、堆焊部；44、螺纹部；46、46A、46B、中间加工物；47、最终产品；51、工件把持部；52、52P、52Q、把持用爪部；53、基座部；61、增材加工用头；62、主体部；64、连接部；65、激光出射部；66、开口部；68、光学零件；70、材料粉末供给装置；71、混合部；72、材料粉末罐；73、管构件；76、激光振荡装置；81、吸引喷嘴；82、软管部；86、容器；100、加工机械；111、第1主轴台；112、117、主轴；116、第2主轴台；121、刀具主轴；131、下刀架；132、回转部；141、机座；142、侧面罩；143、闸门；156、储存部；200、加工区域；201、202、203、204、中心轴线；205、外部区域；211、212、213、转动轴线；214、215、216、旋转轴线；311、激光；312、材料粉末；313、气体；314、熔点；315、堆焊原材料；316、堆焊层。

Claims (8)

1.一种加工机械，其能够减材加工工件和增材加工工件，其中，该加工机械具备：
工件保持部，其设置于加工区域内，用于保持工件；
刀具保持部，其设置于加工区域内，用于保持用于减材加工工件的刀具；
增材加工用头，其在增材加工工件时喷出材料；
工件把持部，在加工区域的内外之间输送工件时，该工件把持部把持工件；以及
机械臂，其能够安装固定所述增材加工用头和所述工件把持部。
2.根据权利要求1所述的加工机械，其中，
所述增材加工用头和所述工件把持部能够拆装地设于所述机械臂，
所述增材加工用头在增材加工工件时安装固定于所述机械臂，
在加工区域的内外之间输送工件时，所述工件把持部安装固定于所述机械臂。
3.根据权利要求1或2所述的加工机械，其中，
该加工机械还具备储存部，该储存部设置于加工区域外，能够收纳所述增材加工用头。
4.根据权利要求3所述的加工机械，其中，
所述增材加工用头通过向工件喷出材料粉末并且照射激光，来进行增材加工，
所述增材加工用头具有：
主体部，其可安装固定于所述机械臂；以及
激光出射部，其用于出射激光，并且限定工件中的激光的照射区域，能够拆装地设于所述主体部，
在所述储存部收纳所限定的激光的照射区域彼此不同的多个所述激光出射部。
5.根据权利要求1或2所述的加工机械，其中，
该加工机械还具备吸引喷嘴，该吸引喷嘴与产生负压的负压产生源连接，能够安装固定于所述机械臂。
6.根据权利要求1或2所述的加工机械，其中，
所述机械臂具有：
移动机构部，其能够在加工区域的内外之间移动；
基部，其支承于所述移动机构部；以及
臂部，其能够转动地连结于所述基部，能够安装固定所述增材加工用头和所述工件把持部。
7.根据权利要求1或2所述的加工机械，其中，
所述工件保持部是可使工件旋转的主轴台，或者是供工件固定的工作台。
8.根据权利要求1或2所述的加工机械，其中，
所述刀具保持部是供刀具固定的刀架，或者是使刀具旋转的刀具主轴。
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