CN109070297A - 机床系统以及表面粗糙度检测方法 - Google Patents

机床系统以及表面粗糙度检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明课题在于提供能够适当地测定工件的形状的机床系统、提供适当地运算工件的表面粗糙度的机床系统以及使用机床系统的表面粗糙度检测方法、以及具备能够在罐主体设置传感器且能够评价冷却液的污浊度的冷却液的污浊评价装置的机床系统。机床系统具备:工件支承装置(20),其将工件(W)支承为能够旋转;作为工具的砂轮(40),其对工件W进行加工;检测部(120),其以非接触的方式进行工件(W)的传感检测;以及运算部(220),其基于检测部(120)的检测结果而对工件(W)的形状信息的抽出或者工件(W)的表面粗糙度进行运算。

Description

机床系统以及表面粗糙度检测方法
技术领域
本发明涉及机床系统以及使用机床系统的表面粗糙度检测方法。
背景技术
专利文献1记载有对被工件支承装置支承的工件的外径进行测定的尺寸测定装置。尺寸测定装置通过一边使被工件支承装置支承的工件旋转,一边使接触件与工件的表面接触,由此在设备上测定工件的外径。
专利文献2公开表面粗糙度测定装置,其通过在使被悬臂支承的触针以与制件接触的状态移动时,对触针所产生的位移量进行检测,从而测定制件的表面形状。
专利文献3记载有与使加压力恒定而进行的定压进给研磨加工、以及使移动量成为恒定的定量进给研磨加工相关的技术。另外,专利文献4记载有:以恒定压向切入方向移动,在达到规定的切入量时结束研磨加工。
专利文献5公开有预先准备表示AE波的波形与传感器的表面粗糙度的相关关系的数据,并基于该数据,根据检测到的AE波的波形来推断制件的表面粗糙度的技术。
专利文献6公开有以下技术,即在磨削加工中对工件W的磨削对象面的尺寸进行测定,在该磨削对象面的尺寸达到规定值的情况下降低磨削进给的速度,由此使磨削对象面的表面粗糙度成为所希望的状态。
另外,机床的冷却液供给于加工区域后被回收至罐,再次供给于加工区域。在加工区域与罐循环的冷却液由于包含切屑、粉尘埃等而变污浊,因此一般在循环路径设置过滤器,实现冷却液的净化。但是,通过过滤器无法完全净化冷却液,因此需要定期更换污浊的冷却液。
关于这点,专利文献7公开有:通过在从加工区域向罐循环的管路设置的光传感器、压力传感器来管理冷却液的污浊度,对冷却液的更换时期进行判断的技术。
专利文献8记载有:在安装有非接触传感器头部形成气流供给路径,通过从该气流供给路径喷出清洁的空气,从而防止在非接触传感器附着尘埃、油雾的测量装置。
专利文献1:日本特开2014-144518号公报
专利文献2:日本特开2006-300823号公报
专利文献3:日本特开平11-291156号公报
专利文献4:日本特开2000-198063号公报
专利文献5:日本特开2012-196740号公报
专利文献6:日本特开2004-42199号公报
专利文献7:日本特开2001-219338号公报
专利文献8:日本特开2010-44042号公报
专利文献1所记载的尺寸测定装置在对工件的外径进行测定的情况下需要使接触件与工件接触。该情况下,恐怕以接触件与工件的接触为起因而在工件的表面产生擦伤。
专利文献2所记载的表面粗糙度测定装置使触针沿曲柄销的轴向横动,由此来测定曲柄销的圆筒部的表面粗糙度,因此针对相对于横动方向不平行的部位,无法测定该部位的表面粗糙度。
对于专利文献3以及专利文献4所记载的现有的研磨加工而言,以使加工结束时刻的工件的表面状态成为所希望的状态的方式来设定恒定压控制的压力、或者定量进给控制的进给量。该情况下,加工结束时刻的工件的表面状态未成为所希望的状态,在加工后的检查中,恐怕判定为不合格。
专利文献5所记载的技术毕竟只不过是推断制件的表面粗糙度的技术,不是基于实测的结果来计算制件的表面粗糙度。
在专利文献6所记载的技术中,根据磨削对象面的尺寸来推测磨削对象面的表面粗糙度,以该推测的表面粗糙度作为标准来调整磨削进给的速度。该情况下,恐怕不会局限于实际的磨削对象面的表面粗糙度如推测那样的情况,还有在磨削加工结束的时刻无法使磨削对象面的表面粗糙度成为所希望的状态的情况。
关于专利文献7,将光传感器、压力传感器设置于从加工区域向罐的循环管路以外较为不容易。
在专利文献8所记载的技术中,在通过测量装置测量被检物的形状时,需要将利用加工机械进行的加工结束后的被检物向测量装置的工作台上搬运。特别是,在被检物较大型的情况下,从加工机械向测量装置的移动需要时间,因此专利文献8所记载的技术效率不高。
发明内容
本发明目的在于提供能够适当地测定工件的形状的机床系统。另外,本发明目的在于提供适当地运算工件的表面粗糙度的机床系统以及使用机床系统的表面粗糙度检测方法。另外,本发明目的在于提供能够在罐主体设置传感器、并具备能够评价冷却液的污浊度的冷却液的污浊评价装置的机床系统。
第一机床系统具备:工件支承装置,其将工件支承为能够旋转;工具,其对上述工件进行加工;检测部,其以非接触的方式进行上述工件的传感检测;以及运算部,其基于上述检测部的检测结果而对上述工件的形状信息的抽出或者上述工件的表面粗糙度进行运算。
根据第一机床系统,检测部以非接触的方式进行工件的传感检测。而且,运算部基于检测部的检测结果对工件的形状信息的抽出或者工件的表面粗糙度进行运算。由此,机床系统不与工件接触而能够进行工件的形状信息的抽出或者工件的表面粗糙度的运算。
优选:上述检测部朝向被上述工件支承装置支承的上述工件发光,并且接受来自上述工件的表面的反射光,上述运算部基于使上述工件旋转的状态下的上述检测部的受光量而抽出上述工件的形状信息。该机床系统能够高效地进行工件的表面粗糙度的检测。
优选:上述运算部基于上述检测部的受光量而抽出距上述工件的距离,并基于该抽出的距离而抽出上述形状信息。根据该机床系统,传感器朝向被工件支承装置支承的工件发光,并且接受由工件的表面反射的反射光。而且,运算部基于传感器的受光量获得工件的形状信息。由于,机床系统能够相对于工件不接触而获取工件W的形状信息,进行工件W的形状测定。
优选:上述机床系统具备:长条的主体,其以棒状形成;和驱动部,其赋予用于使上述主体绕轴旋转的驱动力,上述检测部固定于上述主体的前端侧的外侧面,并以非接触的方式对上述工件的表面粗糙度进行检测。
该机床系统能够通过使检测部绕主体的轴旋转,来检测工件中的朝向不同的两个以上的部位的表面粗糙度,因此能够高效地进行工件的表面粗糙度的检测。
优选:上述工具是对磨削后的上述工件进行研磨加工的研磨工具,上述机床系统基于由上述检测部检测的表面粗糙度来进行基于上述研磨工具的研磨加工。该机床系统基于检测到的工件的表面粗糙度进行研磨加工,因此能够可靠地使研磨加工的结束时刻的工件的表面粗糙度成为所希望的状态。
优选:在由上述检测部检测到的表面粗糙度小于规定阈值的情况下,上述机床系统结束研磨加工。该机床系统能够可靠地使研磨加工结束时的工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
优选:上述运算部是通过对磨削加工中的上述检测部的检测值进行第一处理来检测上述工件的表面粗糙度的计算部。根据该机床系统,检测部能够对基于砂轮的磨削加工中的工件的表面进行传感检测,计算部通过对检测部的检测值进行第一处理,计算工件的粗糙度。该情况下,机床系统在相对于正在切削加工中的工件进行了传感检测的情况下,也能够提高表面粗糙度的计算结果的精度。作为其结果,机床系统能够实现进行传感检测时的作业效率的提高和表面粗糙度的计算结果的精度提高的兼顾。
优选:上述工具是磨削上述工件的砂轮,上述机床系统具备磨削阻力检测部,该磨削阻力检测部对在上述工件的磨削加工中在上述工具产生的磨削阻力进行检测。上述计算部通过基于上述磨削加工中的上述检测部的检测值与上述磨削阻力检测部的检测值,相对于上述检测部的检测值进行除去磨削阻力的影响的量的上述第一处理,来计算基于上述砂轮的磨削加工中的上述工件的表面粗糙度。
根据该机床系统,计算部通过进行第一处理,相对于传感器的检测值将磨削阻力的影响的量除去。由此,机床系统在相对于切削加工中的工件W进行了传感检测的情况下,也能够提高表面粗糙度的计算结果的精度。
优选:上述工具是磨削上述工件的砂轮,上述检测部对由上述砂轮磨削过的上述工件的表面粗糙度进行检测,上述机床系统基于由上述检测部检测的表面粗糙度来决定检测后进行的磨削的条件。
该机床系统基于由砂轮磨削过的工件的表面粗糙度来决定磨削的条件,以该决定的条件进行后面的磨削,因此能够高效地进行磨削加工,并且可靠地使工件的表面粗糙度成为所希望的状态。
优选:在检测出的表面粗糙度大于规定阈值的情况下,上述机床系统决定由上述检测部检测的表面粗糙度成为上述阈值以下的条件作为检测后进行的磨削的条件,并在该决定出的条件下进行磨削。该机床系统在磨削加工结束时能够获得所希望的表面粗糙度。
优选:上述机床系统具备:主体,其以棒状形成,且在前端侧固定有上述检测部;和第一空气放出部,其朝向形成于上述检测部与上述工件之间的检测区域放出从供给源供给的空气。
根据该机床系统,检测部固定于以棒状形成的主体的前端侧,因此机床系统能够保持工件被工件支承装置支承的状态来进行基于传感器的工件的表面粗糙度的检测。即,机床系统不需要为了进行表面粗糙度的检测而将被工件支承装置支承的工件向其他位置搬运之类的作业,能够实现进行基于传感器的传感检测时的作业效率的提高。
另外,机床系统具备:朝向检测区域放出空气的第一空气放出部,因此能够防止附着于工件的异物朝向检测部飞散。另外,机床系统能够抑制包含切屑等的水雾进入检测区域,因此在对工件的表面粗糙度进行检测时,能够维持其检测精度。
第二机床系统是具备在存积冷却液的罐主体设置的污浊评价装置的机床系统,上述污浊评价装置具备:能被浸渍于上述冷却液的液中的反射部件;检测部,其设置于上述罐主体,并以非接触的方式进行上述反射部件的传感检测;以及运算部,其基于上述检测部的检测结果来运算,上述检测部具备:发光元件,其朝向上述反射部件发光;和受光元件,其接受来自上述反射部件的反射光,上述运算部是基于上述受光元件的受光量来判定上述冷却液的污浊的评价部。
根据第二机床系统,发光元件朝向在存积于罐主体的冷却液的液中浸渍的反射部件发光,受光元件接受该反射光。冷却液的污浊度基于受光元件的受光量来评价,因此基于该评价能够掌握冷却液的适当的更换时期。另外,检测部设置于罐主体,因此能够提高机床系统的设计自由度。
本发明的表面粗糙度检测方法是使用机床系统,通过检测部来检测由工具加工过的工件的表面粗糙度的表面粗糙度检测方法,该机床系统具备:工件支承装置,其将工件支承为能够旋转;工具,其对上述工件进行加工;检测部,其以非接触的方式进行上述工件的传感检测;运算部,其基于上述检测部的检测结果来运算上述工件的形状信息的抽出或者上述工件的表面粗糙度;长条的主体,其以棒状形成;以及驱动部,其赋予用于使上述主体绕轴旋转的驱动力,上述检测部固定于上述主体的前端侧的外侧面,以非接触的方式对上述工件的表面粗糙度进行检测,上述机床系统通过使上述检测部绕上述主体的轴旋转,对上述工件中的朝向不同的两个以上的部位的表面粗糙度进行检测。
根据该表面粗糙度检测方法,机床系统通过使检测部绕主体的轴旋转,从而检测工件中的朝向不同的两个以上的部位的表面粗糙度,因此能够高效地进行工件的表面粗糙度的检测。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的磨床的俯视图。
图2是表示使用传感器来检测磨削加工中的工件的形状信息的状况的图。
图3是检测部的剖视图。
图4是控制装置的框图。
图5是表示在对从传感器获得的受光量数据进行FFT解析的情况下所示出的工件的形状信息与频段的关系的图。
图6A是表示相对于产生了旋转偏转的工件进行基于传感器的传感检测,并对获得的受光量数据进行了FFT解析的结果的图。
图6B是表示相对于产生了颤动的工件进行基于传感器的传感检测,并对获得的受光量数据进行了FFT解析的结果的图。
图7A是表示由尺寸判定部执行的尺寸判定处理的流程图。
图7B是表示传感器所接受的受光量、与从传感器至工件的距离的关系的图。
图8是表示由旋转偏转判定部执行的旋转偏转判定处理的流程图。
图9是表示由颤动判定部执行的颤动判定处理的流程图。
图10是表示由圆度判定部执行的圆度判定处理的流程图。
图11是第二实施方式的磨床的俯视图。
图12是控制装置的框图。
图13是由凸轮轮廓判定部执行的凸轮轮廓判定处理的流程图。
图14是第三实施方式的磨床的俯视图。
图15是表示使用传感器来检测磨削加工中的工件的表面粗糙度的状况的图。
图16A是表示由砂轮进行工件的磨削加工的状况的图。
图16B是表示一边由砂轮进行工件的磨削加工,一边相对于磨削加工结束的部位进行基于传感器的表面粗糙度的检测的状况的图。
图17是表示一边使传感器旋转一边进行工件的表面粗糙度的检测的状况的图。
图18是第四实施方式的加工中心的立体图。
图19是表示使用传感器来检测工件的表面粗糙度的状况的图。
图20是第五实施方式的磨床的俯视图。
图21是控制装置的框图。
图22是第六实施方式的磨床的俯视图。
图23是控制装置的框图。
图24A是表示由砂轮进行工件的磨削加工的状况的图。
图24B是表示一边由砂轮进行工件的磨削加工,一边对磨削加工结束的部位进行基于传感器的表面粗糙度的检测的状况的图。
图24C是表示对进行了基于砂轮的磨削加工后的工件实施基于传感器的表面粗糙度的检测的状况的图。
图25是本发明的第七实施方式的磨床的俯视图。
图26是控制装置的框图。
图27是表示进行基于切入磨削的磨削加工时的砂轮座的进给速度的图。
图28是表示使粗加工的砂轮座的进给速度比预先决定的进给速度慢的图。
图29A是表示使半精加工的砂轮座的进给速度比预先决定的进给速度慢的图。
图29B是表示使从粗加工向半精加工切换工序的时机比预先决定的时机晚的图。
图30是表示第八实施方式的砂轮座的进给速度的一部分的图,且示出进行基于横动磨削的磨削加工时的粗加工时以及半精加工时的砂轮座的进给速度。
图31是表示使粗加工时的砂轮座的横动进给速度比预先决定的横动进给速度慢的图。
图32A是表示使粗加工时的切入量比预先决定的切入量大的图。
图32B是表示使粗加工时的切入量比预先决定的切入量小的图。
图33是本发明的第九实施方式的机床的俯视图。
图34是对罐主体进行剖面视的冷却液供给装置的侧视图。
图35是隔着透明窗与反射部件对置配置的检测部的剖视图。
图36是对第十实施方式的罐主体进行剖面视的冷却液供给装置的侧视图,且示出使从冷却液的液中取出的反射部件与传感器对置配置的状态。
图37是表示第十一实施方式的图,且示出由传感器来检测磨削加工中的工件的表面粗糙度的状况。
具体实施方式
<1.第一实施方式>
(1-1.磨床1的结构)
以下,参照附图对本发明的机床系统以及使用机床系统的表面粗糙度检测方法的各实施方式进行说明。首先,参照图1,对本发明的第一实施方式的机床系统的结构进行说明。如图1所示,机床系统由一边使圆筒状的工件W旋转一边进行磨削加工的一台工作台横动式的磨床1构成。此外,本发明也可以应用于磨床1以外的机床系统。
作为机床系统的磨床1具备:床身2、工作台10、工件支承装置20、砂轮座30、作为工具的砂轮40、整形器50、冷却液供给装置60、尺寸测定装置70、空气供给装置80、传感器100以及控制装置200。
床身2是成为磨床1的基台的部位。在床身2设置有用于输入与磨削条件等相关的各种参数的操作盘3,操作盘3由作业者来操作。工作台10在床身2上设置为能够沿Z轴方向移动。工作台10通过使具有Z轴马达11的螺纹进给装置12驱动从而沿Z轴方向往复移动。
工件支承装置20具备主轴箱21以及尾座22。主轴箱21固定在工作台10上。主轴箱21具备:绕与Z轴方向平行的轴旋转的主轴23、和赋予使主轴23旋转用的驱动力的主轴马达24。主轴箱21通过主轴23将工件W的一端支承为能够旋转,通过主轴马达24对工件W进行旋转驱动。尾座22设置在工作台10上与主轴箱21对置的位置,对工件W的另一端进行支承。
砂轮座30在床身2上设置为能够沿X轴方向移动。砂轮座30通过使具有X轴马达31的螺纹进给机构32驱动而沿X轴方向往复移动。砂轮40相对于砂轮座30被支承为能够绕与Z轴方向平行的轴旋转。砂轮40通过从固定于砂轮座30的砂轮马达41被赋予驱动力而旋转,对工件W的外周面进行磨削。或者,对于磨床1而言,通过利用卡盘等而在主轴箱21仅将工件W的一端支承为能够旋转,并使砂轮40从尾座22侧(图1所示的右侧)沿Z轴方向往复移动,从而对工件W的内周面进行磨削。整形器50相对于主轴箱21被支承为能够绕与Z轴平行的轴旋转。整形器50由于从设置于主轴箱21的整形器马达51被赋予的驱动力而旋转,进行砂轮40的整形(形状成形以及修整)。
冷却液供给装置60设置在床身2上。冷却液供给装置60经由设置于砂轮座30的冷却液喷嘴(未图示),对磨削部位供给冷却液。尺寸测定装置70设置为:在隔着工作台10的与砂轮40相反一侧,能够与工件W接触。尺寸测定装置70对由砂轮40磨削后的工件W的外径进行测量。
空气供给装置80设置于隔着工作台10的与砂轮40相反一侧。空气供给装置80具备:朝向工件W的加工区域配置的空气供给部81、82
(参照图2)。空气供给装置80通过从空气供给部81、82对工件W喷出空气,从而将附着于工件W的外周面的冷却液等附着物除去。此外,在本实施方式中,以对工件W喷出空气为例进行了说明,但也可以取代空气而喷出不对工件W的加工给予影响的惰性气体等。
传感器100配置于隔着工作台10的与砂轮40相反一侧。传感器100进行相对于工件W的传感检测,在将表示工件W的表面状态的光信号转换为电信号后,向控制装置200发送。
此外,基于传感器100的传感检测在工件W被主轴箱21以及尾座22支承的状态下进行。因此,对于磨床1而言,与在进行基于传感器100的传感检测时需要将被主轴箱21以及尾座22支承的工件W向其他位置搬运的情况相比,能够提高进行相对于工件W的传感检测时的作业效率。
(1-2.传感器100的结构)
接下来,参照图2以及图3,对传感器100的结构进行说明。如图2所示,传感器100具备:主体110、检测部120、主体罩140、第一空气放出部150、空气流路160、第二空气放出部170以及风切板180。
如图3所示,主体110形成为长条的棒状,在主体110的前端侧(图2右侧)的一外侧面上固定有检测部120。检测部120进行作为测定对象物的工件W的传感检测,将表示该传感检测的结果的电信号向后述的运算部220(参照图4)发送。
如图3所示,检测部120具备:基板121、发光元件122、第一受光元件123以及第二受光元件124、盖部125、以及三个透镜125a~125c。
基板121由半导体材料(N型、P型、双极型等)构成,并安装在主体110的一外侧面(图3中朝向下方的表面)上。发光元件122是安装于基板121的发光二极管,并朝向主体110的一外侧面的法线方向(图3下方)发光。第一受光元件123以及第二受光元件124是安装于基板121的光电二极管,且配置于发光元件122的附近。发光元件122、第一受光元件123以及第二受光元件124沿着主体110的长边方向(图3左右方向)以直线状并列设置,发光元件122配置于第一受光元件123与第二受光元件124之间。此外,配置在基板121上的发光元件122、第一受光元件123以及第二受光元件124由分隔板126分隔。因此,检测部120能够高效地进行来自发光元件122的发光以及向第一受光元件123以及第二受光元件124的受光。
另外,在本实施方式中,将作为发光元件122而使用发光二极管的情况列举为例子进行了说明,但也可以取代发光二极管,而将电致发光件、激光元件等用作发光元件122。另外,在本实施方式中,将作为第一受光元件123以及第二受光元件124而使用光电二极管的情况列举为例子进行了说明,但也可以取代光电二极管,将CCD、CMOS元件等用作第一受光元件123以及第二受光元件124。
盖部125覆盖基板121、发光元件122、第一受光元件123以及第二受光元件124。在盖部125且在分别与发光元件122、第一受光元件123以及第二受光元件124对置的位置一个一个保持有透镜125a~125c。三个透镜125a~125c可以是非球面透镜,为了容易检测也可以变更透镜形状来调整透镜的焦点位置、焦点深度。
从发光元件122照射的光入射到在三个透镜125a~125c中的与发光元件122对置的位置配置的透镜125a。透镜125a使从发光元件122照射的光折曲,并将该折曲的光向特定的位置P引导。
在三个透镜125a~125c中的与第一受光元件123以及第二受光元件124对置的位置配置的两个透镜125b、125c使从特定的位置P入射的光折曲,并将该折曲的光向第一受光元件123或者第二受光元件124引导。
另外,检测部120通过将发光元件122、第一受光元件123以及第二受光元件124配置于一个基板121,从而能够使发光元件122、第一受光元件123以及第二受光元件124配置于彼此接近的位置。由此,对于检测部120而言,与使发光元件122、第一受光元件123以及第二受光元件124分别形成于不同基板的情况相比,能够实现检测部120的小型化。
返回图2,继续传感器100的结构的说明。主体罩140覆盖主体110的前端侧,防止其他部件等直击检测部120。在主体罩140的上表面贯通形成有与主体罩140的内部和外部连通的流入口141。另外,在主体罩140的上表面连结有与空气供给装置80连接的空气供给部81,从空气供给部81放出的空气从流入口141向主体罩140的内部供给。
另一方面,在主体罩140的下表面且在与检测部120对置的位置贯通形成有检测口142。检测部120经由检测口142而与作为测定对象物的工件W对置。从检测部120发出的光通过检测口142而向工件W入射,反射的光通过检测口142而向检测部120入射。这样,在检测部120与工件W之间,形成有供从检测部120朝向工件W、以及从工件W朝向检测部120的光通过的检测区域A。
第一空气放出部150是形成于主体罩140的下表面且检测口142的周围的喷嘴状的部位。在第一空气放出部150贯通形成有与主体罩140的内部和外部连通的多个流出口151。从空气供给部81向主体罩140的内部供给的空气从多个流出口151朝向工件W放出。
这样,第一空气放出部150形成于检测口142的周围,从检测部120侧朝向工件W放出空气。由此,传感器100能够防止飞散的异物附着于检测部120,并且能够防止包含切屑等的水雾进入检测区域A。
并且,多个流出口151形成为:随着从主体罩140的内部侧朝向外部侧而从检测部120观察向外周侧扩张的放射状。由此,从第一空气放出部150放出的空气相对于工件W朝向从检测区域A离开的方向喷出。由此,传感器100能够防止从第一空气放出部150喷出空气而带来的异物飞散而附着于检测部120。另外,传感器100通过从第一空气放出部150放出的空气,能够抑制包含切屑等的水雾进入检测区域A的情况。由此,传感器100能够维持工件W的检测精度。
空气流路160从空气供给装置80将经由空气供给部81而流入主体罩140的内部的空气引导至第一空气放出部150。空气流路160形成于主体110的外周面与主体罩140的内周面之间,并与第一空气放出部150连通。由此,对于传感器100而言,例如与将用于从空气供给部81至第一空气放出部150引导空气的管等配置于主体罩140的内部的情况相比,能够简化传感器100的构造,并能够实现传感器100的小型化。
此外,主体罩140在相比流入口141而从第一空气放出部150远离的位置固定于主体110的外周面,主体110的外周面与主体罩140的内周面之间由O型圈143来密封。由此,传感器100能够防止流入空气流路160的空气从第一空气放出部150以外的部位漏出,因此能够从第一空气放出部150朝向工件W强烈地喷出空气。
第二空气放出部170是与空气供给装置80的空气供给部82一体形成的喷嘴。第二空气放出部170配置于砂轮40与传感器100之间,从工件W中的由砂轮40磨削的磨削位置向朝向检测区域A的部位放出空气。由此,传感器100能够通过从第二空气放出部170放出的空气将附着于工件W的冷却液等异物吹走。因此,传感器100能够防止工件W在附着有异物的状态下进入检测区域A。另外,传感器100能够防止包含切屑等的水雾进入检测区域A。由此,传感器100能够确保检测精度。
风切板180是对传感器100与第二空气放出部170之间进行分隔的板状的部件,并固定于主体罩140。风切板180朝向工件W的端部180a位于比第一空气放出部150更接近工件W的位置。第二空气放出部170从与风切板180朝向工件W的端部180a相比远离工件W的位置放出空气。
该情况下,传感器100能够防止从第二空气放出部170放出的空气朝向检测区域A喷出,因此通过从第二空气放出部170喷出的空气,能够抑制飞散的异物附着于检测部120。另外,对于传感器100而言,从第二空气放出部170放出的空气一边被风切板180引导一边朝向工件W,因此能够对工件W强烈地喷出空气。由此,传感器100能够容易将附着于工件W的异物除去。
(1-3.控制装置200)
接下来,参照图4,对控制装置200进行说明。如图4所示,控制装置200具备传感器控制部210和运算部220。
传感器控制部210进行与传感器100相关的控制。在进行基于传感器100的传感检测时,传感器控制部210使传感器100接近工件W直至检测部120与工件W的间隔成为规定尺寸的位置后,朝向工件W发光,接受来自工件W的表面的反射光。
运算部220基于传感器100的受光量,进行用于抽出工件W的形状信息的运算。运算部220具备尺寸判定部221、旋转偏转判定部222、颤动判定部223以及圆度判定部224。
尺寸判定部221基于传感器100所接受的受光量,对工件W的外径是否达到所希望的尺寸进行判定。在尺寸判定部221存储有:朝向成为所希望的外径的工件W发光并从工件W受光时的受光量所相关的基准阈值。尺寸判定部221对检测部120所接受的受光量是否为基准阈值以下进行判定,在检测部120所接受的受光量为基准阈值以下的情况下,判断为工件W的外径达到所希望的尺寸。
此处,在工件W产生旋转偏转的情况下,该旋转偏转的影响反映在传感器100的检测结果。因此,在正确地进行工件W的外径是否达到所希望的尺寸的判定时产生旋转偏转的情况下,需要将该旋转偏转的成分从检测结果除去。因此,尺寸判定部221进行从由传感器100获得的数据除去旋转偏转成分的处理,并基于该处理后的数据,进行工件W的外径是否达到所希望的尺寸的判定。
旋转偏转判定部222对由传感器100获得的数据进行使用了FFT的频率分析,并基于其分析结果,对有无旋转偏转进行判定。如图5以及图6A所示,若对具有旋转偏转的工件W进行基于传感器100的传感检测,对所得到的受光量数据进行使用了FFT的频率分析,则在从f1至f2的频段产生恒定以上的较大的振幅。
着眼于这一点,在基于由传感器100得到的受光量数据,进行了FFT解析后的从f1至f2的频段的振幅为预先决定的基准阈值以上的情况下,旋转偏转判定部222判定为工件W具有旋转偏转。除此之外,旋转偏转判定部222基于FFT解析后的从f1至f2的频段的振幅,来计算工件W的旋转偏转的大小。
颤动判定部223对由传感器100得到的受光量数据进行使用了FFT的频率分析,并基于其分析结果,对有无颤动进行判定。此处,如图5以及图6B所示,若对具有颤动的工件W进行基于传感器100的传感检测,对所获得的受光量数据进行使用FFT的频率分析,则在从f3至f4的频段产生恒定以上的较大的振幅。
着眼于这一点,颤动判定部223在对基于由传感器100得到的受光量数据进行了FFT解析后的从f3至f4的频段的振幅为预先决定的基准阈值以上的情况下,判定为工件W具有颤动。除此之外,颤动判定部223在FFT解析后的从f3至f4的频段,将振幅成为基准阈值以上的频率输出。该情况下,作业者能够将输出的频率作为线索,追查颤动的产生原因。
圆度判定部224使用从由传感器100得到的受光量数据除去旋转偏转成分的部分(抽出FFT解析后的从f2至f5的频段的部分),来计算工件W的圆度。在圆度判定部224预先存储有与在满足所希望的圆度的情况下所得到的受光量相关的基准阈值。圆度判定部224将根据除去了旋转偏转成分后的受光量数据计算出的圆度与基准阈值进行比较,对工件W是否具有所希望的圆度进行判定。
(1-4.尺寸判定处理)
接下来,参照图7A以及图7B,对由尺寸判定部221执行的尺寸判定处理进行说明。如图7A所示,在尺寸判定处理中,尺寸判定部221从传感器100获取受光量数据(S1),通过高通滤波器将旋转偏转成分从受光量数据除去(S2)。其后,尺寸判定处理基于除去了旋转偏转成分的受光量数据,对传感器100所接受的受光量是否为基准阈值Th以下进行判定(S3)。
此处,如图7B所示,在传感器100朝向工件W发光的情况下接受来自工件W的反射光的受光量,随着传感器100与工件W的距离扩张而变小。因此,磨床1在一边与磨削加工并行一边进行基于传感器100的传感检测的情况下,在使检测部120接近了工件W的状态下将传感器100固定于床身2。而且,尺寸判定部221在传感器100所接受的受光量成为基准阈值Th以下的情况下,判断为工件W的外径达到所希望的尺寸L。
在S3的处理中,尺寸判定处理在判定为工件W的受光量大于基准阈值Th的情况下(S3:否),返回S1的处理。另一方面,尺寸判定处理在判定为工件W的受光量为基准阈值Th以下的情况下(S3:是),通知工件W的外径达到所希望的尺寸L(S4),结束本处理。这样,磨床1基于传感器100的受光量而抽出距工件W的距离,并能够基于该抽出的距离而获取工件W的外径等形状信息。
(1-5.旋转偏转判定处理)
接下来,参照图8,对由旋转偏转判定部222执行的旋转偏转判定处理进行说明。如图8所示,在旋转偏转判定处理中,旋转偏转判定部222从传感器100获取受光量数据(S11)。而且,旋转偏转判定部222通过带通滤波器将作为旋转偏转成分的低频成分(图5所示的从f1至f2的频率成分)从受光量数据抽出(S12),并进行FFT解析(S13)。
在S14的处理中,旋转偏转判定部222基于S13的处理中进行的FFT解析的结果,对抽出的旋转偏转成分的振幅的峰值是否为基准阈值以上进行判定,对在工件W是否产生旋转偏转进行判断。作为其结果,在S14的处理中,旋转偏转判定处理在判定为工件W未产生旋转偏转的情况下(S14:否),保持原样结束本处理。
另一方面,在S14的处理中,旋转偏转判定S处理在判定为在工件W产生旋转偏转的情况下(S14:是),将旋转偏转的值(旋转偏转的大小)输出(S15),结束本处理。这样,磨床1能够不与工件W接触而进行工件W是否产生旋转偏转的判定。
(1-6.颤动判定处理)
接下来,参照图9,对由颤动判定部223执行的颤动判定处理进行说明。如图9所示,在颤动判定处理中,颤动判定部223从传感器100获取受光量数据(S21)。而且,颤动判定部223通过带通滤波器将作为颤动成分的高频成分(图5所示的从f3至f4的频率成分)从受光量数据抽出(S22),进行FFT解析(S23)。
在S24的处理中,颤动判定部223基于由S23的处理进行的FFT解析的结果,对抽出的颤动成分的振幅的峰值是否为基准阈值以上进行判定,对工件W是否产生颤动进行判断。作为其结果,在S24的处理中,颤动判定处理在颤动判定部223判断为工件W未产生颤动的情况下(S24:否),保持原样结束本处理。另一方面,在S24的处理中,颤动判定处理在颤动判定部223判定为工件W产生颤动的情况下(S24:是),将振幅成为基准阈值以上的频率的值输出(S25),结束本处理。这样,磨床1能够不与工件W接触而进行工件W是否产生颤动的判定。
(1-7.圆度判定处理)
接下来,参照图10,对由圆度判定部224执行的圆度判定处理进行说明。如图10所示,在圆度判定处理中,圆度判定部224从传感器100获取受光量数据(S31),通过高通滤波器将作为旋转偏转成分的低频成分从受光量数据除去(S32)。其后,圆度判定部224基于除去了旋转偏转成分的受光量数据,计算工件W的圆度。
接下来,圆度判定部224基于除去了旋转偏转成分的受光量数据的振幅,计算圆度(S33)。接着,圆度判定部224将计算出的工件W的圆度与基准阈值进行比较,对工件W是否具有所希望的圆度进行判定(S34)。作为其结果,在S34的处理中,圆度判定处理在圆度判定部224判定为工件W具有所希望的圆度的情况下(S34:是),保持原样结束本处理。另一方面,圆度判定处理在圆度判定部224在S34的处理中判定为工件W不具有所希望的圆度的情况下(S34:否),将圆度的计算值输出(S35),结束本处理。
这样,磨床1能够不与工件W接触而获取与工件W的圆度相关的信息。另外,圆度判定部224在进行了从对工件W的旋转相位的受光量的信息除去作为工件W的旋转偏转成分的低频成分的处理后,抽出作为高频成分的圆度成分,因此磨床1能够高精度地抽出与工件W的圆度相关的信息。
如以上说明的那样,磨床1能够不与磨削加工后的工件W接触而获取工件W的形状信息(工件W的外径、偏转、颤动、圆度等),进行工件W的形状测定。另外,磨床1在判定为工件W产生旋转偏转、颤动等的情况下,通过对旋转偏转、颤动等的产生原因进行追查,能够较早地进行磨削条件的修正等对应。由此,磨床1能够抑制不合格的产生数量。
另外,磨床1在基于从传感器100获得的受光量数据抽出圆度成分时,根据该数据,作为旋转偏转成分而将特定的低频成分从受光量数据除去后,计算工件W的圆度。由此,磨床1能够高精度地抽出与工件W的圆度相关的信息。作为其结果,磨床1能够提高基于圆度判定部224的判定的精度。
并且,磨床1能够在工件W被工件支承装置20支承的状态获取工件W的形状信息。由此,磨床1与在使工件W移动至其他位置后获取工件的形状信息的情况相比,能够实现工件W的加工所需要的时间的缩短。
而且,检测部120能够以非接触的方式检测工件W的形状信息,因此能够避免伴随着基于传感器100的传感检测而弄伤工件W的情况。并且,在从一个发光元件122照射的情况下,检测部120能够在两个受光元件(第一受光元件123以及第二受光元件124)确认在特定的位置P上反射的反射光的变化。由此,检测部120能够高精度地获取工件W的形状。
此外,在本实施方式中,对机床系统由一台磨床1构成的情况进行了说明,但不局限于此。例如,也可以机床系统具备:多个磨床;和解析部,其设置在多个磨床的外部且连接有多个磨床的网络上,将在上述各实施方式中设置于控制装置200的运算部220设置在解析部。而且该情况下,也可以构成为:机床系统在根据基于解析部的解析的结果,判断为应该变更进行工件W的磨削的条件的情况下,同时变更多个磨床1所进行的磨削的条件。另外,解析部也可以存积例如在特定的加工条件下(特定的工件W、特定的磨床、特定的环境(气温、湿度)等)抽出的工件W的形状信息。该情况下,解析部对存积的数据进行解析,运算部220基于解析部的解析结果(趋势、异常的产生等),来决定与来自工件W的反射光的受光量相关的基准阈值。由此,机床系统能够高精度地抽出工件W的形状信息。
<2.第二实施方式>
接下来,参照图11~图13,对第二实施方式进行说明。在第一实施方式中,对工件W为圆筒形状的情况进行了说明,但在第二实施方式中,工件W为凸轮。此外,对与上述的第一实施方式相同的部件标注相同的附图标记,省略其说明。
(2-1.磨床301的简要结构)
首先,参照图11,对第二实施方式的磨床301的简要结构进行说明。如图11所示,作为机床系统的磨床301,除了空气供给装置80以及传感器100的配置以及控制装置400之外,具有与第一实施方式的磨床1(参照图1)相同的结构。
空气供给装置80以及传感器100配置于砂轮座30,与砂轮40一体移动。该情况下,磨床301在相对于工件W的凸轮表面进行基于传感器100的传感检测时,能够恒定地维持检测部120(参照图2)与工件W的凸轮表面的间隔。
(2-2.控制装置400)
接下来,参照图12对控制装置400进行说明。如图12所示,控制装置400具备传感器控制部210和运算部420,运算部420具备凸轮轮廓判定部421、和偏转判定部422。
凸轮轮廓判定部421基于在使传感器100沿着凸轮面移动的状态下传感器100所接受的受光量,对工件W的凸轮表面是否具有所希望的凸轮轮廓进行判定。凸轮轮廓判定部421存储有:在传感器100相对于凸轮表面成为所希望的凸轮轮廓的工件W发光的情况下,与传感器100所接受的受光量相关的基准阈值。凸轮轮廓判定部421对传感器100所接受的受光量是否为基准阈值以下进行判定,在传感器100所接受的受光量为基准阈值以下的情况下,判断为工件W的凸轮表面具有所希望的凸轮轮廓。
(2-3.凸轮轮廓判定处理)
接下来,参照图13,对由凸轮轮廓判定部421执行的凸轮轮廓判定处理进行说明。如图13所示,在凸轮轮廓判定处理中,凸轮轮廓判定部421从传感器100获取受光量数据(S41),通过高通滤波器将作为旋转偏转成分的低频成分从受光量数据除去(S42)。
接下来,凸轮轮廓判定部421基于除去了旋转偏转成分的受光量数据,来计算工件W的凸轮轮廓与预先存储的所希望的凸轮轮廓的偏差量,从而对工件W的凸轮表面是否具有所希望的凸轮轮廓进行判定(S43)。作为其结果,凸轮轮廓判定处理在凸轮轮廓判定部421判定为工件W具有所希望的凸轮轮廓的情况下(S43:是),保持原样结束处理。另一方面,凸轮轮廓判定处理在凸轮轮廓判定部421判定为工件W不具有所希望的凸轮轮廓的情况下(S43:否),将计算出的工件W的凸轮轮廓与所希望的凸轮轮廓的偏差量输出(S44),结束本处理。
这样,磨床301在工件W为凸轮的情况下,能够不与工件接触而进行工件W的凸轮表面是否具有所希望的凸轮轮廓的判定。由此,磨床301能够防止在进行凸轮轮廓的测定时弄伤工件。
此外,在上述的第一实施方式以及第二实施方式中,将在将工件W的外径、旋转偏转、颤动、圆度以及凸轮轮廓抽出时使用本发明的情况列举为例子进行了说明。然而,不局限于此,在将其他形状信息(齿轮的凸面加工后的齿面形状等)抽出的情况下,也可以使用本发明。
并且,在上述第一实施方式以及第二实施方式中,将受光量数据的抽出使用高通滤波器或者带通滤波器来进行的情况列举为例子进行了说明,但不局限于此。例如,受光量数据的抽出也可以使用低通滤波器来进行,也可以将低通滤波器、高通滤波器以及带通滤波器组合来进行。
<3.第三实施方式>
接下来,对第三实施方式进行说明。在第三实施方式中,运算部630对工件W中的朝向不同的两个以上部位的表面粗糙度进行运算。此外,对与上述的各实施方式相同的部件标注相同的附图标记,并省略其说明。
(3-1.磨床501的结构)
首先,参照图14,对作为第三实施方式的机床系统的一个例子的磨床501的结构进行说明。如图14所示,机床系统由一边使圆筒状的工件W旋转一边进行磨削加工的一台工作台横动式的磨床501构成。作为机床系统的磨床501具备:床身2、工作台10、工件支承装置20、砂轮座30、砂轮40、整形器50、冷却液供给装置60、尺寸测定装置70、空气供给装置80、传感器600以及控制装置700。
控制装置700进行:各种马达(Z轴马达11、主轴马达24、X轴马达31、砂轮马达41)的驱动控制、从冷却液供给装置60供给的冷却液量的控制、与基于尺寸测定装置70的工件W的径尺寸的管理和基于传感器600的传感检测相关的控制等。
(3-2.传感器600的结构)
接下来,参照图15,对传感器600的结构进行说明。如图15所示,传感器600具备:主体110、检测部120、运算部630、主体罩140、第一空气放出部150、空气流路160、第二空气放出部170、风切板180以及驱动部690。此外,运算部630可以配置于传感器600的内部,也可以配置于传感器600的外部,并通过电缆等与主体110连接。
运算部630基于在从发光元件122照射光时第一受光元件123以及第二受光元件124所检测到的光量,进行特定的位置P的表面粗糙度的运算。即,在从发光元件122照射光的情况下,若第一受光元件123以及第二受光元件124所检测到的光量多,则运算部630示出表面粗糙度小这样的运算结果。另一方面,若第一受光元件123以及第二受光元件124所检测到的光量少,则运算部630示出表面粗糙度大这样的运算结果。
此外,向特定的位置P入射的入射光和从特定的位置反射的反射光具有扩散性,入射角以及反射角具有角度的扩散。在入射光的分布中的强度最强的峰值位置的入射角、与反射光的分布中的强度最强的峰值位置的反射角相等的情况下,或者入射光的扩散分布与反射光的扩散分布处于相似关系的情况下,运算部630判断为入射角与反射角相等。
检测部120能够以非接触的方式检测工件W的表面粗糙度,因此能够避免伴随着表面粗糙度的检测而弄伤磨削加工后的工件W。并且,在从一个发光元件122照射的情况下,检测部120能够在两个受光元件(第一受光元件123以及第二受光元件124)确认在特定的位置P上反射的反射光的变化。由此,检测部120能够高精度地测定工件W的表面粗糙度。
驱动部690与主体110的基端侧(图2左侧)连结,并赋予用于使主体110绕轴旋转的驱动力。被驱动部690驱动的主体110绕轴旋转,由此检测部120绕主体110的轴旋转。
(3-3.表面粗糙度检测方法)
接下来,参照图16A、图16B以及图17,对使用传感器600的表面粗糙度检测方法进行说明。此处,将使曲轴为工件W,并利用传感器600来检测磨削加工结束的曲轴轴颈的表面粗糙度的情况列举为例子进行说明,也能够使用传感器600来检测曲轴以外的工件W的表面粗糙度。此外,在图16A、图16B以及图17中,仅图示传感器600中的主体110以及检测部120。
如图16A所示,磨床1最初相对于多个曲轴轴颈中的一个曲轴轴颈Wa进行基于砂轮40的磨削加工。此时,传感器600在从工件W离开的位置待机。由此,磨床501能够防止在磨削加工中飞散的冷却液等附着于传感器600。若一个曲轴轴颈Wa的磨削加工结束,则工作台10沿Z轴方向移动(参照图14)。
如图16B所示,砂轮40对与刚结束了磨削加工的一个曲轴轴颈Wa相邻的曲轴轴颈Wb进行磨削加工。与此同时,传感器600接近刚结束了磨削加工的一个曲轴轴颈Wa,对一个曲轴轴颈Wa的表面粗糙度进行检测。
如图17所示,传感器600首先使刚结束了磨削加工的一个曲轴轴颈Wa中的一方的端面Wa1(图17中朝向左侧的面)朝向检测部120,对一方的端面Wa1的表面粗糙度进行检测。接着,传感器600以使检测部120朝向一个曲轴轴颈Wa的圆筒面Wa3的方式使主体110绕轴旋转。此时,传感器600通过使一个曲轴轴颈Wa的一方的端面Wa1与圆筒面Wa3的连接部分Wa2朝向检测部120,能够检测该一方的端面Wa1与圆筒面Wa3的连接部分Wa2的表面粗糙度。
磨床501在使检测部120朝向一个曲轴轴颈Wa的圆筒面Wa3后,在使一个曲轴轴颈Wa旋转的状态下,一边使传感器600沿着一个曲轴轴颈Wa的轴向横动,一边对圆筒面Wa3的表面粗糙度进行检测。由此,磨床501能够检测圆筒面Wa3整体的表面粗糙度。磨床501在检测到圆筒面Wa3的表面粗糙度后,以使检测部120朝向另一方的端面Wa5(图17中朝向右侧的面)的方式使主体110绕轴旋转,对另一方的端面Wa5、以及圆筒面Wa3与另一方的端面Wa5的连接部分Wa4的表面粗糙度进行检测。
这样,传感器600在以棒状形成的长条的主体110的前端侧设置有检测部120,因此能够实现传感器100的小型化。由此,磨床501能够相对于位于大型的传感器装置传感检测困难的狭窄的区域的工件W,使检测部120靠近。由此,磨床501能够利用传感器100来检测位于这样的狭窄的区域的工件W的表面粗糙度。
另外,磨床501通过使传感器600小型化,从而能够保持工件W被工件支承装置20(参照图14)支承的状态而进行基于传感器600的工件W的表面粗糙度的检测。即,磨床501不需要为了进行表面粗糙度的检测而将被工件支承装置20支承的工件W向其他位置搬运这样的作业,因此能够实现进行基于传感器600的传感检测时的作业效率的提高。
除此之外,传感器600通过使检测部120绕主体110的轴旋转,从而能够检测工件W中的朝向不同的两个以上部位的表面粗糙度。因此,磨床501能够高效地进行工件W的表面粗糙度的检测。
这样,磨床501能够一边进行基于砂轮40的工件W的磨削加工,一边相对于结束了磨削加工的工件W并行地进行基于传感器600的表面粗糙度的检测。由此,磨床501与在基于砂轮40的工件W的磨削加工结束后进行基于传感器600的工件W的表面粗糙度的检测的情况相比,能够缩短从开始相对于工件W的磨削加工起直至磨削加工后的工件W的表面粗糙度的检测结束所需要的时间。
另外,磨床501能够通过从第二空气放出部170放出的空气将磨削时所附着的冷却液等附着物吹走。并且,磨床501通过从第一空气放出部150放出的空气,能够防止冷却液等的包含异物、切屑的水雾等进入检测区域A。由此,磨床501在一边进行基于砂轮40的工件W的磨削加工,一边并行地进行基于传感器600的工件W的表面粗糙度的检测的情况下,也能够维持传感器600的检测精度。
此外,在本实施方式中,对磨床501一边进行基于砂轮40的工件W的磨削加工,一边并行地进行基于传感器600的工件W的表面粗糙度的检测的情况进行了说明,但不局限于此。即,磨床501也可以在基于砂轮40的工件W的磨削加工全部结束后,进行基于传感器600的工件W的表面粗糙度的检测。该情况下,磨床501不需要一边将附着于工件W的异物除去一边进行表面粗糙度的检测。即,磨床501不需要将第一空气放出部150、第二空气放出部170设置于传感器600,因此能够实现传感器600的小型化。另外,磨床501能够在使工件W静止的状态下进行工件W的表面粗糙度的检测,因此能够提高传感器600的检测精度。
另外,在本实施方式中,机床系统由一台磨床501构成,但不局限于此。例如,机床系统也可以具备多个磨床;和解析部,其设置在多个磨床的外部且将上述多个磨床连接的网络上,将本实施方式中设置于传感器600的运算部630设置于解析部。该情况下,解析部能够进行基于从传感器600发送的检测结果的高度的解析,并将表面粗糙度导出。由此,机床系统能够在检测工件W的表面粗糙度时提高其检测精度。
<4.第四实施方式>
接下来,参照图18以及图19,对第四实施方式进行说明。在第三实施方式中,对在作为机床系统的一个例子的磨床501应用本发明的情况进行了说明。相对于此,在第二实施方式中,对在作为机床系统的一个例子的加工中心801应用本发明的情况进行说明。
(4-1.加工中心801的简要结构)
如图18所示,机床系统具有彼此正交的三个直线轴(X轴、Y轴以及Z轴)和两个旋转轴(A轴以及C轴)作为驱动轴而由5轴加工中心801构成。此外,在本实施方式中,将加工中心801是通过切削加工在工件W形成齿轮的齿轮加工装置的情况列举为例子进行说明,但也能够在齿轮加工装置以外的加工中心应用本发明。
作为机床系统的加工中心801具备床身810、立柱820、滑鞍830、旋转主轴840、工作台850、倾斜台860、作为工件支承装置的转台870、以及控制装置900。
床身810大致呈矩形形成,配置在地板上。在该床身810的上表面,将立柱820设置为能够相对于床身810沿X轴方向移动。在与立柱820的X轴平行的侧面,将滑鞍830设置为能够相对于立柱820沿Y轴方向移动。
旋转主轴840设置为能够相对于滑鞍830旋转,并支承加工用工具841。加工用工具841是加工工件W的工具。加工用工具841被工具支架842保持而固定于旋转主轴840的前端,并伴随着旋转主轴840的旋转而旋转。另外,加工用工具841伴随着立柱820以及滑鞍830的移动,相对于床身810沿X轴方向以及Y轴方向移动。
另外,在床身810的上表面,工作台850设置为能够相对于床身810沿Z轴方向移动,在工作台850的上表面设置有支承倾斜台860的倾斜台支承部861。而且,在倾斜台支承部861,倾斜台860设置为能够绕水平方向的A轴旋转(摆动)。在倾斜台860,转台870设置为能够绕与A轴成直角的C轴相对旋转。转台870是将工件W支承为能够旋转的工件支承装置,工件W被卡紧在转台870。
控制装置900通过对立柱820、滑鞍830、旋转主轴840、工作台850、倾斜台860以及转台870的移动进行控制,使工件W与加工用工具841在X轴方向、Y轴方向、Z轴方向、绕A轴以及绕C轴相对移动,来进行工件W的切削加工。
这样,加工中心801通过使加工用工具841和工件W以高速同步旋转,并沿工件W的旋转轴线方向进给加工用工具841而对其进行切削加工,由此制成齿。
(4-2:表面粗糙度检测方法)
如图19所示,在由传感器600检测形成于工件W的齿轮的齿的表面粗糙度的情况下,加工中心801以欲检测表面粗糙度的方式使检测部120朝向一部位。而且,加工中心801一边维持欲检测表面粗糙度的部位与检测部120的间隔,一边使传感器600沿着齿的形状位移。由此,加工中心801能够高效地检测齿轮的齿面的表面粗糙度。
这样,传感器600在以棒状形成的长条的主体110的前端侧设置有检测部120,因此能够使检测部120靠近位于大型的传感器装置传感检测困难的狭窄的区域的部位。由此,加工中心801能够由传感器600来检测位于这样的狭窄的区域的部位的表面粗糙度。
除此之外,传感器600通过使检测部120绕主体110的轴旋转,从而能够检测工件W中的朝向不同的两个以上部位的表面粗糙度。由此,加工中心801能够高效地进行工件W的表面粗糙度的检测。
<第五实施方式>
接下来,对第五实施方式进行说明。在第五实施方式,通过传感器100来检测研磨加工时的工件W的表面粗糙度。此外,对与上述的各实施方式相同的部件标注相同的附图标记,并省略其说明。
(5-1.机床1001的简要结构)
首先,参照图20,对机床系统的简要结构进行说明。如图19所示,机床系统由一边使圆筒状的工件W旋转一边进行磨削加工以及研磨加工的一台机床1001构成。作为机床系统的机床1001具备:床身2、工作台10、工件支承装置20、砂轮座30、旋转台1035、磨削工具1041以及研磨工具1042、整形器50、冷却液供给装置60、尺寸测定装置70、空气供给装置80、传感器100、以及控制装置1100。
旋转台1035设置于砂轮座30的上表面。旋转台1035由旋转机构1036支承为相对于砂轮座30能够绕Y轴旋转。磨削工具1041以及研磨工具1042设置于相对于旋转台1035的旋转轴而成为轴对称的位置,并被支承为相对于旋转台1035能够绕与Y轴正交的轴旋转。
磨削工具1041是在对工件W进行磨削加工时使用的砂轮,通过从固定于旋转台1035的磨削工具用马达1043被赋予驱动力而旋转。研磨工具1042是在对磨削加工结束的工件W进行研磨加工时使用的砂轮,使用比磨削工具1041细小的磨粒。研磨工具1042通过从固定于旋转台1035的研磨工具用马达1044被赋予驱动力而旋转。
另外,整形器50进行磨削工具1041以及研磨工具1042的整形(形状成形以及修整)。传感器100在进行相对于工件W的传感检测,并将表示工件W的表面粗糙度的光信号转换为电信号后,向控制装置1100发送。
此外,基于传感器100的传感检测在工件W被工件支承装置20支承的状态下进行。因此,机床1001与在进行基于传感器100的传感检测时需要将被工件支承装置20支承的工件W向其他位置搬运的情况相比,能够提高进行相对于工件W的传感检测时的作业效率。
控制装置1100进行:各种马达(Z轴马达11、主轴马达24、X轴马达31、磨削工具用马达1043以及研磨工具用马达1044)的驱动控制、从冷却液供给装置60供给的冷却液量的控制、与基于尺寸测定装置70的工件W的径尺寸的管理和基于传感器100的传感检测相关的控制等。
(5-2.控制装置1100)
接下来,参照图21对控制装置1100进行说明。如图21所示,控制装置1100主要具备:主轴控制部1110、整形器控制部1120、磨削控制部1131以及研磨控制部1132、工作台控制部1140、砂轮座控制部1150、旋转台控制部1160、以及作为运算部的加工条件决定部1170。
主轴控制部1110通过进行主轴马达24(参照图20)的驱动控制,来控制工件W(参照图20)的旋转。整形器控制部1120通过进行整形器马达51(参照图20)的驱动控制,来控制整形器50(参照图20)的旋转。磨削控制部1131通过进行磨削工具用马达1043(参照图20)的驱动控制,来控制磨削工具1041(参照图20)的旋转。研磨控制部1132通过进行研磨工具用马达1044(参照图20)的驱动控制,来控制研磨工具1042的旋转。
工作台控制部1140通过进行Z轴马达11(参照图20)的驱动控制,来控制Z轴方向上的工作台10(参照图20)的位置以及进给速度。砂轮座控制部1150通过进行X轴马达31(参照图20)的驱动控制,来控制X轴方向上的砂轮座30的位置以及进给速度。旋转台控制部1160通过控制旋转机构1036,来控制旋转台1035的旋转。
加工条件决定部1170基于与从传感器100获得的工件W的表面粗糙度相关的检测结果,来决定其后实施的磨削加工或者研磨加工的条件。工作台控制部1140以及砂轮座控制部1150根据加工条件决定部1170所设定的磨削条件来控制工作台10以及砂轮座30的位置以及进给速度。这样,在一边使磨削工具1041或者研磨工具1042相对于工件W相对移动,一边对工件W实施磨削加工直至工件W的外径成为所希望的尺寸为止时,加工条件决定部1170基于传感器100的检测结果,来规定可提高效率性并且在磨削加工结束后可得到所希望的表面粗糙度那样的磨削条件。
(5-3.磨削加工的流程)
接下来,对使用磨削工具1041进行的磨削加工的流程进行说明。此处,将对圆筒状的工件W进行基于横动磨削的磨削加工的情况列举为例子进行说明。在进行磨削加工时,砂轮座控制部1150以使磨削工具1041的外周面配置于与工件W对置的位置的方式控制旋转机构1036,使旋转台1035旋转。
磨削加工依次执行粗加工、半精加工、精加工以及无火花磨削这四个工序。机床1001在无火花磨削时,在停止砂轮座30沿X轴方向的进给的状态下使磨削工具1041旋转。此外,预先规定各个工序中的工作台10的沿Z轴方向的横动速度以及横动磨削的次数、一次横动磨削结束后的砂轮座30的沿X轴方向的移动量(切入量)。
粗加工时的切入量大于半精加工时的切入量,半精加工时的切入量大于精加工时的切入量。机床1001在无火花磨削时,在停止砂轮座30沿X轴方向的进给的状态下,使磨削工具1041旋转。尺寸测定装置70从工作台10沿Z轴方向的横动进给结束起直至开始下一次横动进给期间,测定工件W的外径。
存在覆盖工件W的表面的黑皮的状态不均匀,因此即使以预先决定的进给速度进行磨削加工,工件W的表面状态未成为所希望的状态的情况。因此,机床1001在进行工件W的磨削加工的过程中,由传感器100来检测磨削过的部位的表面粗糙度(例如,最大高度Rz)。在由传感器100检测到的表面粗糙度大于预先决定的规定阈值的情况下,加工条件决定部1170决定表面粗糙度成为阈值以下的磨削条件。而且,工作台控制部1140以及砂轮座控制部1150进行用于在由加工条件决定部1170决定的条件下进行磨削的控制。由此,机床1001能够在磨削加工结束时使工件W的表面状态成为所希望的状态。
(5-4.研磨加工的流程)
机床1001在使用磨削工具1041的磨削加工结束后,使用研磨工具1042进行研磨加工。伴随于此,旋转台控制部1160对旋转机构1036进行驱动控制,使旋转台1035旋转180度,使研磨工具1042的外周面与工件W对置。
在研磨加工中,使砂轮座30沿X轴方向进给,并且一边使工件W旋转一边进行研磨加工。与此同时,传感器100对工件W的研磨加工后的部位的表面粗糙度进行检测,加工条件决定部1170在判断为工件W的表面粗糙度小于规定阈值的情况下,使基于研磨工具1042的研磨加工结束。
此外,在机床1001,由工件W的磨削工具1041磨削后的部位的表面粗糙度的检测、以及由工件W的研磨工具1042研磨加工后的部位的表面粗糙度的检测使用一个传感器100来进行。由此,机床1001能够实现传感器100的共享化。
此外,在本实施方式中,对机床1001具备一个传感器100,由该一个传感器100进行磨削加工时的工件W的表面粗糙度的检测、以及研磨加工时的工件W的表面粗糙度的检测的情况进行了说明。然而,不局限于此,也可以将磨削加工时的工件W的表面粗糙度的检测所使用的传感器、与研磨加工时的工件W的表面粗糙度的检测所使用的传感器分开独立设置。
该情况下,通过作为研磨加工时所使用的传感器,而使用比磨削加工时所使用的传感器精度高的检测部,从而机床1001能够使研磨加工结束时的工件W的表面粗糙度更可靠地接近所希望的状态。另一方面,通过作为磨削加工时所使用的传感器,而使用比研磨加工时所使用的传感器精度低的检测部,从而机床1001能够抑制磨削加工时所使用的传感器的部件成本。
另外,在本实施方式中,将本发明应用于能够实施基于磨削工具1041的磨削加工以及基于研磨工具1042的研磨加工的机床1001的情况列举为例子进行了说明。然而,不局限于此,本发明当然也能够分别在仅能够实施磨削加工的磨床、以及仅能够实施研磨加工的研磨加工机中应用。
另外,在本实施方式中,机床系统由一台机床1001构成,但不局限于此。例如,也可以机床系统具备:多个机床;和解析部,其设置在多个机床的外部且连接有上述多个机床的网络上,将本实施方式中设置于控制装置1100的作为运算部的加工条件决定部1170设置于解析部。在这种情况下,解析部存积:例如在特定的加工条件下(特定的工件W、特定的机床、特定的环境(气温、湿度)等)进行了磨削的工件W的表面粗糙度的值。而且,解析部对存积的数据进行解析,加工条件决定部1170基于解析部的解析结果(趋势、异常的产生等)来决定最佳的加工条件。由此,机床系统能够可靠地使工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
<第六实施方式>
接下来,对第六实施方式进行说明。在第六实施方式中,进行相对于工件W的传感检测,作为运算部的计算部1320通过对检测到的检测值进行规定的处理,从而运算工件W的表面粗糙度。此外,对与上述的各实施方式相同的部件标注相同的附图标记,并省略其说明。另外,图22所示的磨床1201除去传感器100的形状以及控制装置1300之外,具有与第一实施方式的磨床1(参照图1)相同的结构。
(6-1.控制装置1300的概略)
接下来,参照图23,对控制装置1300进行说明。如图23所示,控制装置1300主要具备磨削加工控制部1310、和作为运算部的计算部1320。此外,控制装置1300也可以配置于传感器100的内部,也可以配置于传感器100的外部,并通过电缆等与主体110连接。
(6-2:磨削加工控制部1310)
磨削加工控制部1310进行与相对于工件W进行的磨削加工相关的控制。磨削加工控制部1310进行例如各种马达(Z轴马达11、主轴马达24、X轴马达31、砂轮马达41)的驱动控制、从冷却液供给装置60供给的冷却液量的控制、基于尺寸测定装置70的工件W的径尺寸的管理等。另外,磨削加工控制部1310也实施与进行工件W的搬运的搬运装置(未图示)等相关的控制。
(6-3:计算部1320)
计算部1320对进行了基于传感器100的传感检测的部位的表面粗糙度进行计算。计算部1320具备第一处理执行部1321、第二处理执行部1322、以及选择部1323。
第一处理执行部1321以及第二处理执行部1322基于传感器100的检测值,来计算进行了传感检测的部位的表面粗糙度。选择部1323在计算进行了传感检测的部位的表面粗糙度时,选择执行基于第一处理执行部1321的处理、还是执行基于第二处理执行部1322的处理。
此处,在磨削加工中的工件W进行了传感检测的情况下、和不是在磨削加工中对工件W进行了传感检测的情况下,控制装置1300从传感器100接收的电信号的波形不同。这是因为:在磨削加工中的工件W进行了传感检测的情况下,磨削加工时的磨削阻力的影响反映在从传感器100发送的电信号的波形。
因此,在磨床1201中,在砂轮座30设置有基于砂轮马达41的电流变化对砂轮40所产生的磨削阻力进行检测的磨削阻力检测部1242。而且,在第一处理中,第一处理执行部1321基于磨削阻力检测部1242的检测值,来计算相对于传感器100的检测值而除去了磨削阻力的影响的量的值。即,在第一处理中,第一处理执行部1321基于传感器100的检测值和磨削阻力检测部1242的检测值,来计算工件W的表面粗糙度。另一方面,在第二处理中,第二处理执行部1322不需要考虑磨削加工时的磨削阻力的影响。因此,在第二处理中,第二处理执行部1322不参照磨削阻力检测部1242的检测值来计算工件W的表面粗糙度。
而且,在正进行传感检测的工件W在磨削加工中的情况下,选择部1323选择通过第一处理来执行工件W的表面粗糙度的计算。另一方面,在正进行传感检测的工件W不是在磨削加工中的情况下,选择部1323选择通过第二处理来执行工件W的表面粗糙度的计算。
这样,磨床1201通过传感器100来检测工件W的表面形状,并基于该检测值来计算工件W的表面粗糙度。由此,磨床1201能够提高基于计算部1320的工件W的表面粗糙度的计算结果的精度。
除此之外,计算部1320在计算表面粗糙度时,在相对于磨削加工中的工件W进行传感检测的情况下和相对于未在磨削加工中的工件W进行传感检测的情况下,对传感器100的检测值进行不同的处理。而且,磨床1201在第一处理中计算表面粗糙度时,基于磨削加工中的传感器100的检测值和磨削阻力检测部1242的检测值,相对于传感器100的检测值而除去磨削阻力的影响的量。由此,磨床1201无论进行传感检测的工件W是否在磨削加工中,在基于计算部1320的计算的对工件W的表面粗糙度进行计算时,均能够提高其计算结果的精度。
(6-4.砂轮40以及传感器100的动作)
接下来,参照图24A~图24C,列举具体例对砂轮40以及传感器100的动作进行说明。如图24A所示,在进行基于砂轮40的磨削加工的初始阶段,传感器100在从工件W离开的位置待机。由此,磨床1201能够防止在磨削加工中飞散的冷却液等附着于传感器100。
如图24B所示,工件W伴随着工作台10的横动而沿Z轴方向(图24B右方)横动。而且,传感器100一边沿X轴方向(图24B上方)移动一边接近工件W,进行对工件W的由砂轮40磨削了的部位的传感检测。通过这样,磨床1201能够一边进行基于砂轮40的工件W的磨削加工,一边并行地进行基于传感器100的工件W的传感检测。而且,在该情况下,磨床1201相对于边旋转边横动的工件W进行传感检测,因此能够计算工件W的外周面整体的表面粗糙度。
另一方面,如图24C所示,磨床1201在相对于未在磨削加工中的工件W进行基于传感器100的传感检测的情况下,在基于砂轮40的磨削加工结束后,使传感器100接近工件W。该情况下,磨床1201能够在将冷却液等的包含异物、切屑等的水雾等除去的状态下,进行对工件W的传感检测,因此能够提高表面粗糙度的计算结果的精度。
如以上说明那样,传感器100在以棒状形成的长条的主体110的前端侧设置有检测部120,因此能够实现传感器100的小型化。由此,磨床1201能够保持工件W被主轴箱21支承的状态而进行基于传感器100的工件W的表面粗糙度的检测。即,磨床1201不需要为了表面粗糙度的检测而将被工件支承装置20支承的工件W向其他位置搬运之类的作业,因此能够实现进行基于传感器100的传感检测时的作业效率的提高。
并且,磨床1201能够一边进行基于砂轮40的工件W的磨削加工,一边相对于磨削加工结束的工件W并行地进行基于传感器100的表面粗糙度的检测。由此,磨床1201与在基于砂轮40的工件W的磨削加工结束后进行基于传感器100的工件W的表面粗糙度的检测的情况相比,能够缩短从开始对工件W的磨削加工起直至磨削加工后的工件W的表面粗糙度的检测结束为止所需要的时间。
另外,传感器100能够传感检测在基于砂轮40的磨削加工中的工件W的表面,计算部1320通过对传感器100的检测值进行第一处理,来计算工件W的表面粗糙度。由此,磨床1201在相对于正在切削加工中的工件W进行传感检测的情况下,也能够提高表面粗糙度的计算结果的精度。作为其结果,磨床1201能够实现进行传感检测时的作业效率的提高与表面粗糙度的计算结果的精度提高的兼顾。
此外,在本实施方式中,对基于砂轮40的工件W的磨削加工、与基于传感器100的工件W的表面粗糙度的检测并行进行的情况进行了说明,但不局限于此。即,基于传感器100的工件W的表面粗糙度的检测也可以在基于砂轮40的工件W的磨削加工全部结束后进行。
该情况下,磨床1201不需要一边将附着于工件W的异物除去一边进行表面粗糙度的检测。即,磨床1201不需要将第一空气放出部150、第二空气放出部170设置于传感器100,因此能够实现传感器100的小型化。另外,磨床1201能够在使工件W静止的状态下进行工件W的表面粗糙度的检测,因此能够提高传感器100的检测精度。
另外,在本实施方式中,对机床系统由一台磨床1201构成的情况进行了说明,但不局限于此。例如,也可以机床系统具备:多个磨床;和解析部,其设置在多个磨床的外部且连接有上述多个磨床的网络上,将在本实施方式中设置于控制装置1300的作为运算部的计算部1320设置于解析部。该情况下,解析部能够进行基于从进行了工件W的传感检测的传感器100发送的检测结果的高度的解析,并将表面粗糙度导出。由此,机床系统在检测工件W的表面粗糙度时,能够提高其检测精度。
<7.第七实施方式>
接下来,对第七实施方式进行说明。在第七实施方式中,对磨削条件基于由传感器检测到的工件W的表面粗糙度来决定的情况进行说明。
(7-1.磨床1401的简要结构)
如图25所示,机床系统由一边使作为工件W的曲轴旋转一边进行磨削加工的一台工作台横动式磨床1401构成。此外,本实施方式将在工作台横动式磨床应用本发明的情况列举为例子进行说明,但也可以在砂轮座横动式磨床应用本发明。
(7-2.控制装置1500)
接下来,参照图26对控制装置1500进行说明。如图26所示,控制装置1500具备:主轴控制部1510、砂轮控制部1520、工作台控制部1530、砂轮座控制部1540、以及作为运算部的磨削条件决定部1550。
主轴控制部1510通过进行主轴马达24(参照图25)的驱动控制,来控制工件W(参照图25)的旋转。砂轮控制部1520通过进行砂轮马达41(参照图25)的驱动控制,来控制砂轮40(参照图25)的旋转。工作台控制部1530通过进行Z轴马达11(参照图25)的驱动控制,来控制Z轴方向上的工作台10(参照图25)的位置以及进给速度。砂轮座控制部1540通过进行X轴马达31(参照图25)的驱动控制,来控制X轴方向上的砂轮座30(参照图25)的位置以及进给速度。
磨削条件决定部1550基于与从传感器100获得的工件W的表面粗糙度相关的检测结果,决定其后实施的磨削的条件。砂轮座控制部1540根据由磨削条件决定部1550决定的磨削条件,来控制砂轮座30的位置以及进给速度。
(7-3.磨削加工的流程)
接下来,对磨削加工的流程进行说明。此处,将相对于作为工件W的曲轴的曲轴轴颈进行基于切入磨削的磨削加工的情况列举为例子进行说明。
如图27所示,磨削加工依次执行粗加工、半精加工、精加工以及无火花磨削这四个工序,在无火花磨削时,在停止砂轮座30的进给的状态下使砂轮40旋转。预先决定粗加工、半精加工、精加工的砂轮座30的进给速度。粗加工时的砂轮座30的进给速度比半精加工时的砂轮座30的进给速度快,半精加工时的砂轮座30的进给速度比精加工时的砂轮座30的进给速度快。
磨削条件决定部1550若基于尺寸测定装置70的测定结果,判断为工件W的外径到达预先决定的尺寸D1,则变更砂轮座30的进给速度,从粗加工向半精加工转移。同样,磨削条件决定部1550若判断为工件W的外径到达预先决定的尺寸D2(D2<D1),则变更砂轮座30的进给速度,从半精加工向精加工转移。而且,磨削条件决定部1550若判断为工件W的外径到达预先决定的尺寸D3(D3<D2),则停止砂轮座30的进给,从精加工向无火花磨削转移。此外,尺寸D3相当于磨削加工后的工件W的所希望的外径。
此处,预先将各工序的砂轮座30的进给速度设定为在被推测为磨削加工结束时获得所希望的表面粗糙度的范围内,尽可能快的速度。由此,磨床1401能够实现磨削加工所需要的时间的缩短,因此能够高效地进行磨削加工。然而,由于覆盖切削加工后的工件W的表面的黑皮的状态不均匀,因此即使以预先决定的进给速度进行磨削加工,也会有磨削加工后的工件W的表面粗糙度未成为所希望的状态的情况。
因此,在进行基于砂轮40的工件W的磨削加工的过程中,传感器100对磨削过的部位的表面粗糙度(例如最大高度Rz等)进行检测。磨削条件决定部1550在将由传感器100检测到的表面粗糙度与预先决定的规定阈值比较,判定为检测到的表面粗糙度的值大于规定阈值的情况下,决定使表面粗糙度成为阈值以下那样的磨削条件。砂轮座控制部1540根据由磨削条件决定部1550决定的条件来对X轴马达31进行驱动控制,进行砂轮座30的进给速度的变更。
(7-4:磨削条件的修正)
以下,列举图28~图29B所示的例子对磨削条件决定部1550根据磨削加工时检测到的工件W的表面粗糙度而进行的磨削条件的修正,进行说明。
此外,通过主轴控制部1510对主轴马达24进行驱动控制,并且一边使工件W旋转一边进行基于传感器100的传感检测。由此,传感器100能够在工件W的已磨削的部位中的工件W的规定的轴向位置检测一周的量的范围的表面粗糙度。由此,磨床1401能够抑制:在磨削加工结束的时刻在工件W的磨削过的部位的一部分残存未成为所希望的表面粗糙度的部分之类的不良状况的产生。
在图28所示的例子中,磨削条件决定部1550在粗加工时工件W的外径到达D1前,进行基于传感器100的传感检测。此外,进行传感检测的时机基于从开始磨削加工起的经过时间、砂轮座30的位置(从工件W至砂轮座30的距离)等来决定。传感器100对工件W的磨削过的部位的表面粗糙度进行检测,磨削条件决定部1550对由传感器100检测到的表面粗糙度的值是否大于预先决定的规定阈值进行判定。
而且,在判定为表面粗糙度的值大于预先决定的规定阈值的情况下,砂轮座控制部1540对X轴马达31进行驱动控制,降低砂轮座30的进给速度。这样,磨床1401在进行粗加工的过程中工件W的表面粗糙度未到达预先假定的表面粗糙度的情况下,通过修正砂轮座30的进给速度,来实现工件W的表面粗糙度的提高。磨床1401通过对磨削加工中的工件W的表面粗糙度进行监视,并根据需要进行磨削条件的修正,从而能够在磨削加工结束的时刻,可靠地使工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
此外,此处将在粗加工时进行基于传感器100的传感检测的情况列举为例子进行了说明,但当然能够在半精加工时以及精加工时进行基于传感器100的传感检测,并基于表面粗糙度的检测结果来决定后面进行的磨削的条件,在该决定出的条件下进行磨削加工。另外,也可以在一个工序中进行多次基于传感器100的传感检测。
在图29A所示的例子中,磨削条件决定部1550在工件W的外径达到D1的时刻进行基于传感器100的传感检测。传感器100对工件W的磨削过的部位的表面粗糙度进行检测,磨削条件决定部1550对由传感器100检测到的检测值是否大于预先决定的规定阈值进行判定。
而且,在磨削条件决定部1550判断为检测到的表面粗糙度的值大于预先决定的规定阈值的情况下,砂轮座控制部1540对X轴马达31进行驱动控制,使半精加工的砂轮座30的进给速度比预先决定的半精加工的进给速度慢。这样,磨床1401在工件W的外径达到D1的时刻,判断为工件W的表面粗糙度未达到预先假定的表面粗糙度的情况下,对半精加工的砂轮座30的进给速度进行修正。由此,磨床1401在磨削加工结束的时刻,能够可靠地使工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
此外,此处,将基于工件W的外径到达D1的时刻的工件W的表面粗糙度来调整半精加工时的砂轮座30的进给速度的情况列举为例子进行了说明,但当然也能够基于工件W的外径到达D2的时刻的工件W的表面粗糙度来调整精加工时的砂轮座30的进给速度。
另一方面,如图29B所示的例子那样,磨床1401也可以在工件W的外径达到D1的时刻进行基于传感器100的传感检测,并判定为检测到的表面粗糙度的值大于规定阈值的情况下,继续粗加工。该情况下,磨床1401与降低半精加工的砂轮座30的进给速度的情况相比,能够实现磨削加工整体所需要的时间的缩短。该情况下,磨床1401在其后检测的工件W的表面粗糙度成为规定阈值以下的情况下,从粗加工向半精加工切换工序。
此外,在图29B所示的例子中,砂轮座控制部1540以使直至半精加工结束为止的时间与预先决定的时间一致的方式使半精加工的砂轮座30的进给速度比预先决定的进给速度慢。然而,不局限于此,砂轮座控制部1540也可以在继续实施的粗加工结束后进行基于传感器100的传感检测,并基于检测到的表面粗糙度来决定半精加工的砂轮座30的进给速度。
此外,在工件W的外径达到D1后继续进行粗加工的情况下,继续进行的粗加工的进给速度可以与刚刚实施的粗加工时的进给速度相同,也可以设定为比刚刚实施的粗加工时的进给速度慢并且比预先决定的半精加工时的进给速度快的进给速度。
这样,磨削条件决定部1550在工件W的外径达到D1时对工件W的磨削过的部位的表面粗糙度进行检测,并基于其检测结果来决定从粗加工向半精加工切换工序的时机。由此,磨床1401能够避免在工件W的表面残存有黑皮的状态下磨削加工从粗加工向半精加工切换工序。作为其结果,磨床1401能够在磨削加工结束时可靠地使工件W的表面粗糙度成为所希望的表面粗糙度。
如以上说明的那样,在通过切入磨削进行磨削加工直至工件W的外径成为规定尺寸为止的过程中,传感器100对工件W的磨削过的部位的表面粗糙度进行检测。磨床1401基于由传感器100检测到的工件W的表面粗糙度的值来决定后面进行的磨削的条件,并根据该决定的磨削条件来进行磨削加工。由此,磨床1401能够在磨削加工结束的时刻,可靠地使工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
另外,磨床1401通过将预先决定的磨削加工的各工序的进给速度设定为尽可能快的速度,能够实现磨削加工整体所需要的时间的缩短。另一方面,磨削条件决定部1550在磨削加工中对工件W的磨削过的部位的表面粗糙度进行检测,判断为检测到的表面粗糙度的值大于规定阈值的情况下,降低砂轮座30的进给速度,以便得到表面粗糙度成为规定阈值以下的磨削条件。磨床1401通过进行这样的磨削条件的设定,从而能够高效地进行磨削加工,并且可靠地使工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
此外,在本实施方式中,对磨削条件决定部1550根据基于尺寸测定装置70的工件W的外径的测定结果来决定进行基于传感器100的传感检测的时机的情况进行了说明,但不局限于此。即,磨削条件决定部1550也可以基于砂轮座30的位置(工件W与砂轮40的距离),来决定进行基于传感器100的传感检测的时机。
并且,在本实施方式中,对磨床1401一边使工件W旋转,一边对工件W的表面粗糙度进行检测的情况进行了说明,但也可以在停止工件W的旋转的状态下,进行基于传感器100的工件W的传感检测。
另外,在本实施方式中,机床系统由一台磨床1401构成,但不局限于此。例如,也可以机床系统具备:多个磨床;和解析部,其设置在多个磨床的外部且连接有上述多个磨床的网络上,将本实施方式中设置于控制装置1500的作为运算部的磨削条件决定部1550设置于解析部。在这种情况下,解析部存积:例如在特定的加工条件下(特定的工件W的表面粗糙度的值、特定的磨床1401以及特定的环境(气温、湿度)等)进行了磨削的工件W的表面粗糙度的值。而且,解析部对存积的数据进行解析,磨削条件决定部1550根据基于解析部的解析结果(趋势、异常的产生等)来决定最佳的磨削条件。由此,磨床1401能够可靠地使工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
<8.第八实施方式>
接下来,参照图30~图32B,对第八实施方式进行说明。在第七实施方式中,对在作为工件W的曲轴进行切入磨削的情况进行了说明。相对于此,在第八实施方式中,对在圆筒状的工件W进行横动磨削的情况进行说明。此外,对与上述的各实施方式相同的部件标注相同的附图标记,省略其说明。
(8-1:磨削加工的流程)
如图30所示,基于横动磨削的加工依次执行粗加工、半精加工、精加工以及无火花磨削这四个工序。工序的切换主要基于砂轮座30的X轴方向上的位置(距工件W的距离)以及磨削过的工件W的外径来进行。此外,预先决定各个工序中的工作台10的沿Z轴方向的横动速度以及横动磨削的次数、一次横动磨削结束后的砂轮座30的沿X轴方向的移动量(切入量)。
粗加工时的切入量大于半精加工时的切入量,半精加工时的切入量大于精加工时的切入量。另外,在无火花磨削时,磨床1601在停止砂轮座30的沿X轴方向的进给的状态下使砂轮40旋转。此外,尺寸测定装置70在从工作台10的沿Z轴方向的横动进给结束起直至开始下次横动进给为止期间,测定工件W的外径。
磨削条件决定部1750若根据基于尺寸测定装置70的测定结果以及砂轮座30的X轴方向上的位置,判断为工件W的外径达到预先决定的尺寸D1,若变更砂轮座30的进给速度,从粗加工向半精加工切换工序。同样,若判断为工件W的外径达到预先决定的尺寸D2,则磨削条件决定部1750变更砂轮座30的进给速度,从半精加工向精加工进行工序的切换。而且,磨削条件决定部1750若判断为工件W的外径达到预先决定的尺寸D3,则停止砂轮座30的进给,从精加工向无火花磨削进行工序的切换。
(8-2:磨削条件的修正)
接下来,列举图30~图31B所示的例子,对磨削条件决定部1750根据磨削加工时检测到的工件W的表面粗糙度而进行的磨削条件的修正进行说明。
此外,通过主轴控制部1510对主轴马达24进行驱动控制,并且一边通过工作台控制部1530来驱动Z轴马达11一边进行基于传感器100的传感检测。即,在使工件W旋转,并且相对于传感器100使工件W沿Z轴方向相对横动进给的状态下,传感器100对工件W的表面粗糙度进行检测。该情况下,磨床1601能够由传感器100来检测工件W的整体的表面粗糙度。因此,磨床1601在工件W的磨削过的部位的一部分残存表面粗糙度成为规定阈值以下的部分的情况下,能够可靠地检测该部位,决定以使工件W的表面整体成为规定阈值以下那样的磨削的条件。作为其结果,磨床1601能够在磨削加工结束的时刻,可靠地使工件W整体的表面粗糙度成为所希望的状态。
此外,基于传感器100的工件W的表面粗糙度的检测在规定次数的横动磨削结束后且在开始下次横动磨削前进行。该情况下,磨床1601与一边进行横动磨削一边进行基于传感器100的传感检测的情况相比,能够提高表面粗糙度的检测精度。
在图30所示的例子中,磨床1601在预先设定的规定次数的横动磨削结束的时刻且在工件W的外径达到D1前,进行基于传感器100的传感检测。而且,磨削条件决定部1750对工件W的磨削过的部位的表面粗糙度进行检测,判定该表面粗糙度的值是否大于预先决定的规定阈值。
作为其结果,在磨削条件决定部1750判定为表面粗糙度的值大于规定阈值的情况下,工作台控制部1530对Z轴马达11进行驱动控制,降低工作台10的进给速度,以使表面粗糙度成为阈值以下。由此,磨床1601能够降低工件W相对于砂轮40的相对移动速度,因此能够实现工件W的表面粗糙度的提高。这样,磨床1601通过对磨削加工中的工件W的表面粗糙度进行监视,并根据需要进行磨削条件的修正,从而在磨削加工结束的时刻,能够可靠地使工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
此外,在该情况下,磨床1601也可以取代通过工作台控制部1530对Z轴马达11进行驱动控制,或者与Z轴马达11的驱动控制同时,通过主轴控制部1510对主轴马达24进行驱动控制,从而降低工件W相对于砂轮40的相对移动速度。
在图32A以及图32B所示的例子中,磨床1601在预先设定的规定次数的横动磨削结束的时刻且工件W的外径达到D1前,进行基于传感器100的传感检测。而且,磨削条件决定部1750根据工件W的磨削过的部位的表面粗糙度来决定粗加工时的剩余横动磨削的次数。
即,如图32A所示,磨削条件决定部1750在判定为工件W的磨削过的部位的表面粗糙度小于预先决定的规定阈值(比假想的表面粗糙度好)的情况下,减少剩余横动磨削的次数。与此同时,砂轮座控制部1540增大一次横动磨削后的砂轮座30的移动量(切入量),以使得在粗加工结束的时刻工件W的外径达到D1。由此,磨床1601能够减少粗加工的横动磨削次数,因此能够实现粗加工所需要的时间的缩短。
另一方面,如图32B所示,磨削条件决定部1750在判定为工件W的磨削过的部位的表面粗糙度大于规定阈值(相比假定而表面粗糙度不好)的情况下,增加剩余横动磨削的次数。与此同时,砂轮座控制部1540缩小一次横动磨削后的砂轮座30的移动量,以使在粗加工结束的时刻工件W的外径达到D1。由此,磨床1601能够实现表面粗糙度的提高,因此能够在磨削加工结束的时刻可靠地使工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
如以上说明的那样,在通过横动磨削进行磨削加工直至工件W的外径成为规定尺寸为止的过程中,传感器100对工件W的磨削过的部位的表面粗糙度进行检测。磨床1601基于由传感器100检测到的工件W的表面粗糙度的值来决定后面进行的磨削的条件,并根据该决定的磨削条件来进行磨削加工。由此,磨床1601能够在磨削加工结束的时刻可靠地使工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
此外,在图32A以及图32B中,将在粗加工时进行了规定次数的横动磨削后,基于磨削过的部位的表面粗糙度来决定剩余的横动磨削的次数的情况列举为例子进行了说明,但不局限于此。即,当然能够在半精加工、精加工以及无火花磨削中,进行了规定次数的横动磨削后,基于工件W的表面粗糙度的检测结果决定剩余的横动磨削的次数。
另外,说明了在本实施方式中,在规定次数的横动磨削结束后且开始下次横动磨削前,对磨床1601进行基于传感器100的工件W的表面粗糙度的检测的情况,但不局限于此。即,磨床1601也可以一边进行基于砂轮40的横动磨削,一边进行基于传感器100的工件W的表面粗糙度的检测。该情况下,磨床1601能够与横动磨削并行地进行基于传感器100的传感检测,因此能够实现磨削加工整体所需要的时间的缩短。
<9.第九实施方式>
接下来,对第九实施方式进行说明。在第九实施方式中,作为机床系统的机床1801使用传感器1920来判定冷却液的更换时期。此外,对与上述的各实施方式相同的部件标注相同的附图标记,省略其说明。首先,参照图33,对使用第九实施方式的冷却液C的污浊评价装置1900的机床1801的概略进行说明。
(9-1.机床1801的简要结构)
如图33所示,机床1801由一边使圆筒状的工件W旋转一边进行磨削加工的一台工作台横动式磨床构成。机床1801具备:床身2、工作台10、工件支承装置20、砂轮座30、砂轮40、尺寸测定装置70以及冷却液供给装置1860。冷却液供给装置1860设置于从床身2离开的位置,从未图示的冷却液喷嘴朝向磨削部位供给冷却液C。
(9-2.冷却液供给装置1860的结构)
如图34所示,冷却液供给装置1860具备罐主体1890和污浊评价装置1900。罐主体1890是用于存积冷却液C的容器。存积于罐主体1890的冷却液C在供给于磨削部位后,被回收而返回罐主体1890。
在罐主体1890的外侧面设置有形成罐主体1890的冷却液C的存积区域的透明窗1891。存积于罐主体1890的冷却液C的液面位于比配置有透明窗1891的位置靠上方,能够经由透明窗1891从罐主体1890的外部确认冷却液C的污浊度。
污浊评价装置1900是用于判定存积于罐主体1890的冷却液C的更换时期的装置。污浊评价装置1900具备:反射部件1910、传感器1920以及评价部1930。
反射部件1910在罐主体1890的内部配置在与透明窗1891对置的位置上,并在透明窗1891与反射部件1910之间形成有能够供存积于罐主体1890的冷却液C流入的空间。
如图35所示,传感器1920具备保持部1921和检测部120。保持部1921固定于罐主体1890的外侧面,并保持检测部120。检测部120配置于隔着透明窗1891而与反射部件1910对置的位置。
评价部1930例如对第一受光元件123以及第二受光元件124所接受的光量是否小于预先决定的光量进行判定。而且,在第一受光元件123以及第二受光元件124所接受的光量小于预先决定的光量的情况下,评价部1930判断为冷却液C的更换时期。该情况下,污浊评价装置1900也可以在传感器1920设置灯、蜂鸣器等报告装置,并在评价部1930判断为冷却液C的更换时期的情况下,通过报告装置,将该主旨向作业者报告。
这样,污浊评价装置1900通过传感器1920对冷却液C的污浊度进行传感检测、评价。作业者能够根据基于污浊评价装置1900的评价来掌握冷却液的合适的更换时期。另外,传感器1920设置于罐主体1890,因此能够提高机床1801的设计自由度。
此外,在本实施方式中,作为机床系统的机床1801由一台磨床构成,但不局限于此。例如,也可以机床系统具备:多个机床(磨床);和解析部,其设置在多个机床的外部且连接有上述多个机床的网络上,也可以将在本实施方式中设置于污浊评价装置100的作为运算部的评价部130设置于解析部。在这种情况下,解析部存积:例如特定的加工条件(特定的工件W、特定的机床1、特定的环境(气温、温度)等)、特定的加工状态的冷却液C的污浊度等所相关的数据。而且,解析部对存积的数据进行解析,评价部130基于解析部的解析结果(趋势、异常的产生等)来进行冷却液C的更换时期的预测、适当的加工条件的决定。由此,机床系统能够在适当的时期进行冷却液C的更换。
<10.第十实施方式>
接下来,参照图35对第十实施方式进行说明。在第九实施方式中,对发光元件122朝向浸渍于冷却液C的液中的状态的反射部件1910发光,且第一受光元件123以及第二受光元件124接受来自反射部件1910以及冷却液C的反射光的情况进行了说明。相对于此,在第十实施方式中,发光元件122向从冷却液C的液中取出的反射部件2110发光,第一受光元件123以及第二受光元件124接受来自在反射部件2110以及反射部件2110附着的浮游物S的反射光。此外,第十实施方式的机床2001除去冷却液供给装置2060的污浊评价装置2100之外,具有与第九实施方式的机床1801相同的结构。另外,对与上述的各实施方式相同的部件标注相同的附图标记,省略其说明。
(10-1.污浊评价装置2100的结构)
如图36所示,污浊评价装置2100具备:反射部件2110、传感器2120以及评价部1930。反射部件2110以相对于罐主体1890而能够在冷却液C的液中与液外之间移动的方式设置,并形成为在向液外取出的状态下液中的浮游物S能够附着于该反射部件2110。
传感器2120具备保持部2121和检测部120。保持部2121固定于罐主体1890的外侧面,并保持检测部120。检测部120配置于比罐主体1890的冷却液C的存积区域靠上方。传感器2120朝向从冷却液C的液中取出的反射部件2110发光,接受来自在反射部件2110以及反射部件2110附着的浮游物S的反射光。
评价部1930基于第一受光元件123以及第二受光元件124所接受的来自反射部件2110的反射光以及来自浮游物S的反射光的光量,对冷却液C的污浊度进行评价。该情况下,污浊评价装置2100相对于向冷却液C的液外取出的反射部件2110进行基于传感器2120的传感检测,对冷却液C的污浊度进行评价。因此,即使冷却液为有色,污浊评价装置2100也能够正确地评价冷却液C的污浊度。
<11.第十一实施方式>
接下来,对第十一实施方式进行说明。在上述的第一实施方式中,对检测部120固定于主体110的外周面的情况进行了说明,但在第十一实施方式中,检测部120固定于主体110的前端面。此外,对与上述的各实施方式相同的部件标注相同的附图标记,省略其说明。
如图37所示,在传感器2200中,在主体110的前端面固定有检测部120。传感器2200相对于工件W而位于与砂轮40和工件W的加工位置相反一侧,将固定有检测部120的主体110的前端面以朝向工件W状态配置。该情况下,传感器2200与在工件W的上方配置检测部120的情况相比,能够将检测区域A设置于从加工位置离开的位置。因此,传感器2200能够容易防止异物向检测部120的飞散、水雾向检测区域的进入。
另外,伴随着在主体110的前端面配置检测部120,检测口2242形成于主体罩2240的前端面(朝向图37右侧的面),在该检测口2242的周围形成有第一空气放出部150。
并且,第二空气放出部2270配置于主体罩2240的上表面且比空气供给部81接近工件W的位置。风切板2280配置于第二空气放出部2270与第一空气放出部150之间,第二空气放出部2270使空气从相比朝向风切板2280的工件的端面2280a而与工件W离开的位置朝向工件W放射。
由此,能够防止从第二空气放出部2270放出的空气朝向检测区域A喷出,因此传感器2200通过从第二空气放出部2270喷出的空气能够抑制飞散的异物附着于检测部120。另外,从第二空气放出部2270放出的空气一边被风切板2280引导一边朝向工件W,因此传感器2200能够相对于工件W强烈地喷出空气。由此,传感器2200能够容易将附着于工件W的异物除去。
<12.其他>
以上,基于上述各实施方式对本发明进行了说明,但本发明完全不限定于上述各方式,能够容易想到在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变形改进。
例如,在上述第一实施方式~第八实施方式中,对主体110固定于主体罩140的情况进行了说明,但也可以构成为:主体110相对于主体罩140能够沿X轴方向相对移动。该情况下,传感器100、600能够在不进行表面粗糙度的检测的状态下,使检测部120向不从检测口142露出的位置移动,因此能够可靠地防止在检测部120附着异物。
<13.效果>
如以上说明的那样,作为本发明的机床系统的机床1001、1801、2001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801具备:将工件W支承为能够旋转的工件支承装置20或者作为工件支承装置的转台870;作为加工工件W的工具的砂轮40、加工用工具841或者研磨工具1042;以非接触的方式进行工件W的传感检测的检测部120;以及基于检测部120的检测结果来运算工件W的形状信息的抽出或者工件W的表面粗糙度的运算部220、420、630或者作为运算部的加工条件决定部1170、计算部1320、磨削条件决定部1550、1750以及评价部1930。
根据作为该机床系统的机床1001、1801、2001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801,检测部120以非接触的方式进行工件W的传感检测。而且,运算部220、420、630或者作为运算部的加工条件决定部1170、计算部1320、磨削条件决定部1550,1750以及评价部1930基于检测部120的检测结果来运算工件W的形状信息的抽出或者工件W的表面粗糙度。由此,机床系统能够不与工件W接触而进行工件W的形状信息的抽出或者工件W的表面粗糙度的运算。
如上述的第一实施方式以及第二实施方式中说明的那样,作为机床系统的磨床1、301具备:工件支承装置20,其将工件W支承为能够旋转;砂轮40,其作为对被工件支承装置20支承的工件W进行加工的工具;传感器100,其朝向被工件支承装置20支承的工件W发光,并且接受来自工件W的表面的反射光;以及运算部220、420,其基于使工件W旋转的状态的传感器100的受光量来抽出工件W的形状信息。
根据作为该机床系统的磨床1、301,传感器100朝向被工件支承装置20支承的工件W发光,并且接受被工件W的表面反射的反射光。而且,运算部220、420基于传感器100的受光量来获得工件W的形状信息。由此,能够不接触工件W而获取工件W的形状信息,并进行工件W的形状测定。
在作为上述的机床系统的磨床1、301中,运算部220、420基于传感器100的受光量而抽出距工件W的距离,基于该抽出的距离而抽出形状信息。作为该机床系统的磨床1、301能够不接触工件W而获取工件W的形状信息。
在上述的作为机床系统的磨床1中,运算部220、420将工件W所产生的旋转偏转成分抽出。作为该机床系统的磨床1能够不与工件W接触而进行工件W是否产生旋转偏转的判定。
在作为上述的机床系统的磨床1中,工件W以圆筒形状形成,运算部220从受光量相对于工件W的旋转相位的信息将工件的旋转偏转成分除去,并抽出圆度成分作为形状信息。作为该机床系统的磨床1能够不与工件W接触而进行与工件W的圆度相关的信息。
在上述的作为机床系统的磨床1中,运算部220从受光量的信息作为旋转偏转而除去低频成分,抽出高频成分作为圆度成分。作为具有该测定功能的机床系统的磨床1能够高精度地抽出与工件W的圆度相关的信息。
在上述的作为机床系统的磨床1中,运算部220抽出在工件W所产生的颤动成分。作为该机床系统的磨床1能够不与工件W接触地进行工件W是否产生颤动的判定。
在上述的作为机床系统的磨床301中,工件W是凸轮,运算部420基于使工件W旋转并且使传感器100沿着凸轮面移动的状态的传感器100的受光量,抽出凸轮轮廓的成分。具有该测定功能的机床系统能够不与工件W接触地进行与凸轮轮廓相关的信息。
在上述的作为机床系统的磨床1中,传感器100具备:基板121;发光元件122,其安装在基板121上,并朝向工件W发光;以及作为第一受光元件123以及第二受光元件124的受光元件,其在基板121上安装于发光元件的附近,并接受来自工件W的反射光。作为该机床系统的磨床1能够以非接触的方式检测工件W的形状信息,因此能够避免伴随着形状信息的检测而弄伤磨削加工后的工件W。
如上述的第三实施方式以及第四实施方式所说明的那样,表面粗糙度检测方法是用传感器600检测由砂轮40磨削过的工件W的表面粗糙度的表面粗糙度检测方法。传感器600具备:长条的主体110,其以棒状形成;和检测部120,其在位于主体110的前端侧的侧面固定,并能够以非接触的方式检测工件W的表面粗糙度。表面粗糙度检测方法通过使检测部120绕主体110的轴旋转,从而能够检测工件W中的朝向不同的两个以上部位的表面粗糙度。
该表面粗糙度检测方法通过使检测部120绕主体110的轴旋转,从而检测工件W中的朝向不同的两个以上部位的表面粗糙度,因此能够高效地进行工件W的表面粗糙度的检测。
并且,对于上述的表面粗糙度检测方法而言,基于传感器600的工件W的表面粗糙度的检测与基于砂轮40的工件W的磨削加工并行地进行。该表面粗糙度检测方法与在基于砂轮40的工件W的磨削加工结束后,进行基于传感器600的工件W的表面粗糙度的检测的情况相比,能够缩短从开始相对于工件W的磨削加工起直至磨削加工后的工件W的表面粗糙度的检测结束为止所需要的时间。
在上述的表面粗糙度检测方法中,工件W是曲轴,检测部120能够检测曲轴的曲轴轴颈Wa的表面粗糙度。该表面粗糙度检测方法能够在检测曲轴的曲轴轴颈Wa的表面粗糙度的情况下高效地进行表面粗糙度的检测。
除此之外,上述的表面粗糙度检测方法通过使检测部120绕主体110的轴旋转,从而对曲轴轴颈Wa的端面Wa1、Wa5、圆筒面Wa3、以及端面Wa1、Wa5与圆筒面Wa3连接的连接部分Wa2、Wa4中的至少两个以上的部位的表面粗糙度进行检测。
该表面粗糙度检测方法能够在对曲轴的曲轴轴颈Wa的端面Wa1、Wa5、圆筒面Wa3以及端面Wa1、Wa5与圆筒面Wa3连接的连接部分Wa2、Wa4中的至少两个以上的部位的表面粗糙度进行检测的情况下,高效地进行表面粗糙度的检测。
另外,如上述第三实施方式以及第四实施方式所说明的那样,作为机床系统的磨床501以及加工中心801具备:作为工件支承装置20的主轴箱21或者转台870,其将工件W支承为能够旋转;砂轮40或者加工用工具841,其作为加工工件W的工具;传感器600,其检测工件W的表面粗糙度;以及控制装置700、900,其进行与作为工具的砂轮40或者加工用工具841以及传感器600相关的控制。传感器600具备:长条的主体110,其以棒状形成;检测部120,其固定于主体110的前端侧的外侧面,并能够以非接触的方式检测工件W的表面粗糙度;以及驱动部690,其赋予用于使主体110绕轴旋转的驱动力。
作为该机床系统的磨床501以及加工中心801能够通过使检测部120绕主体110的轴旋转,来检测工件W中的朝向不同的两个以上的部位的表面粗糙度。由此,机床系统能够高效地进行工件W的表面粗糙度的检测。
在上述的作为机床系统的磨床501以及加工中心801中,传感器600具备:基板121;发光元件,其安装在基板121上,并朝向工件W发光;作为第一受光元件123以及第二受光元件124的受光元件,其在基板121上安装于发光元件的附近,并能够接受来自工件W的反射光;以及运算部630,其基于受光元件的受光量来运算表面粗糙度。作为该机床系统的磨床501以及加工中心801能够以非接触的方式检测工件W的表面粗糙度,因此能够避免伴随着表面粗糙度的检测而弄伤磨削加工后的工件W。
如第五实施方式中说明的那样,作为机床系统的机床1001是对磨削后的工件W进行研磨加工的机床系统,且具备:研磨工具1042,其对工件W进行研磨加工;传感器100,其检测工件W的表面粗糙度;以及控制装置1100,其基于由传感器100检测出的表面粗糙度来进行基于研磨工具1042的研磨加工。
根据作为该机床系统的机床1001,由传感器100检测工件W的表面粗糙度,并基于该检测到的工件W的表面粗糙度进行研磨加工,因此机床系统能够可靠地使研磨加工结束时的工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
在上述的作为机床系统的机床1001中,控制装置1100在检测出的表面粗糙度小于规定阈值的情况下,结束研磨加工。作为该机床系统的机床1001能够可靠地使研磨加工结束时的工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
并且,作为上述的机床系统的机床1001具备:工件支承装置20,其将工件W支承为能够旋转;和磨削工具1041,其对被工件支承装置20支承的工件W进行磨削。作为该机床系统的机床1001能够在相对于基于磨削工具1041的磨削加工结束的工件W,实施基于研磨工具1042的研磨加工时,不需要将被工件支承装置20支承的工件W向其他场所搬运的作业。由此,机床系统能够实现从磨削加工结束起直至开始研磨加工为止所需要的时间的缩短。
在上述的作为机床系统的机床1001中,控制装置1100使用一个传感器100进行由工件W的磨削工具1041磨削过的部位的表面粗糙度的检测、以及由工件W的研磨工具1042研磨加工过的部位的表面粗糙度的检测。
对于上述的作为机床系统的机床1001而言,通过利用一个传感器100来检测由磨削工具1041磨削过的部位的表面粗糙度、以及由研磨工具1042研磨加工过的部位的表面粗糙度,能够实现传感器100的共享化。
另外,上述的作为机床系统的机床1001具备多个传感器,多个传感器具备:磨削加工时用传感器,其对由工件W的磨削工具1041磨削过的部位的表面粗糙度进行检测;和研磨加工时用传感器,其对由工件的研磨工具1042研磨加工过的部位的表面粗糙度进行检测。
作为该机床系统的机床1001能够分开设置用于对磨削加工时的工件W的表面粗糙度进行检测的传感器亦即磨削加工时用传感器、和用于对研磨加工时的工件W的表面粗糙度进行检测的传感器亦即研磨加工用传感器。由此,机床系统能够可靠地使磨削加工后以及研磨加工后的工件W的表面粗糙度成为所希望的状态。
在上述的作为机床系统的机床1001中,传感器100具备:基板121;发光元件,其安装在基板121上,并朝向工件W发光;以及作为第一受光元件123以及第二受光元件124的受光元件,其在基板121上安装于发光元件的附近,并能够接受来自工件W的反射光。作为该机床系统的机床1001能够以非接触的状态检测工件W的表面粗糙度,能够避免伴随着表面粗糙度的检测而弄伤磨削加工后的工件W。
如上述的第六实施方式所说明的那样,作为机床系统的磨床1201具备:工件支承装置20,其将工件W支承为能够旋转;砂轮40,其对工件W进行磨削;传感器100,其能够对正在基于砂轮40的磨削加工中的工件W的表面进行传感检测;以及计算部1320,其通过对磨削加工中的传感器100的检测值进行第一处理,来检测工件W的表面粗糙度。
根据作为该机床系统的磨床1201,传感器100能够对正在基于砂轮40的磨削加工中的工件W的表面进行传感检测,计算部1320通过对传感器100的检测值进行第一处理,从而能够计算工件W的表面粗糙度。该情况下,机床系统在相对于正在切削加工中的工件W进行了传感检测的情况下,也能够提高表面粗糙度的计算结果的精度,因此能够实现进行传感检测时的作业效率的提高与表面粗糙度的计算结果的精度提高的兼顾。
作为上述的机床系统的磨床1201具备:对在工件W的磨削加工中砂轮40所产生的磨削阻力进行检测的磨削阻力检测部1242。计算部1320基于磨削加工中的传感器100的检测值和磨削阻力检测部1242的检测值,通过进行对传感器100的检测值除去磨削阻力的影响的量的第一处理,计算基于砂轮40的磨削加工中的上述工件的表面粗糙度。
根据作为该机床系统的磨床1201,计算部1320通过进行第一处理,对传感器100的检测值除去磨削阻力的影响的量。由此,机床系统即使在相对于正在切削加工中的工件W进行传感检测的情况下,也能够提高表面粗糙度的计算结果的精度。
在上述的作为机床系统的磨床1201中,在磨削加工时由传感器100对工件W的表面进行了传感检测的情况下,计算部1320通过对传感器100的检测值进行第一处理,计算工件W的表面粗糙度。另一方面,在对不是正在基于砂轮40的磨削加工中的工件W的表面进行传感检测的情况下,计算部1320通过进行与第一处理不同的对传感器100的检测值的第二处理,来计算工件的表面粗糙度。
作为该机床系统的磨床1201在计算表面粗糙度时,对正在磨削加工中的工件W进行了传感检测的情况和对不是在磨削加工中的工件W进行了传感检测的情况下,进行不同的处理。由此,机床系统在对正在磨削加工中的工件W进行了传感检测的情况下以及对不是正在磨削加工中的工件W进行了传感检测的情况下的任一个情况下,均能够提高表面粗糙度的计算结果的精度。
在上述的作为机床系统的磨床1201中,传感器100具备:基板121;发光元件,其安装在基板121上,并朝向工件W发光;以及作为第一受光元件123以及第二受光元件124的受光元件,其在基板121上安装于发光元件的附近,并能够接受来自工件W的反射光。作为该机床系统的磨床1201能够以非接触的方式检测工件W的表面粗糙度,因此能够避免伴随着表面粗糙度的检测而弄伤磨削加工后的工件W。
如第七实施方式以及第八实施方式所说明的那样,作为机床系统的磨床1401、1601具备:砂轮40,其作为磨削工件W的工具;传感器100,其对由砂轮40磨削过的工件W的表面粗糙度进行检测;以及控制装置1500、1700,其基于由传感器100检测出的表面粗糙度来决定检测后进行的磨削的条件,并以该决定的条件进行磨削。
作为该机床系统的磨床1401、1601基于由砂轮40磨削过的工件W的表面粗糙度来决定磨削的条件,并以该决定出的条件进行后面的磨削,因此能够高效地进行磨削加工,并且获得所希望的表面粗糙度。
在上述的作为机床系统的磨床1401、1601中,在检测出的表面粗糙度大于规定阈值的情况下,控制装置1500、1700决定表面粗糙度成为阈值以下的条件,来作为检测后进行的磨削的条件,以该决定出的条件进行磨削。作为该机床系统的磨床1401、1601能够在磨削加工结束时获得所希望的表面粗糙度。
在上述的作为机床系统的磨床1401、1601中,控制装置1500、1700依次执行多个磨削工序,并基于由传感器100检测的表面粗糙度,来决定进行多个磨削工序的切换的时机。作为该机床系统的磨床1401、1601基于工件W的磨削过的部位的表面粗糙度,进行磨削工序的切换,因此能够在磨削加工结束时获得所希望的表面粗糙度。
另外,上述的作为机床系统的磨床1401通过切入磨削对工件W进行磨削。作为该机床系统的磨床1401能够在进行切入磨削的情况下,高效地进行磨削加工,并且获得所希望的表面粗糙度。
上述的作为机床系统的磨床1601通过横动磨削对工件W进行磨削。作为该机床系统的磨床1601能够在进行横动磨削的情况下高效地进行磨削加工,并且获得所希望的表面粗糙度。
在上述的作为机床系统的磨床1601中,控制装置1700基于由传感器100检测的表面粗糙度,作为检测后的横动磨削的条件而决定剩余横动次数,进行该决定出的剩余横动次数的横动磨削。作为该机床系统的磨床1601基于工件W的磨削过的部位的表面粗糙度,来决定最佳的剩余横动次数,进行该决定出的剩余横动次数的横动磨削,因此能够进行高效的磨削加工,并且获得所希望的表面粗糙度。
在上述的作为机床系统的磨床1601中,传感器100在基于砂轮40的规定次数的横动磨削结束后且在开始下次的横动磨削前,检测表面粗糙度。作为该机床系统的磨床1601与一边进行横动磨削一边进行基于传感器100的传感检测的情况相比,能够提高表面粗糙度的检测精度。
在上述的作为机床系统的磨床1601中,传感器100一边进行基于砂轮40的横动磨削,一边检测表面粗糙度。作为该机床系统的磨床1601能够与横动磨削并行地进行基于传感器100的传感检测,因此能够实现磨削加工整体所需要的时间的缩短。
在上述的作为机床系统的磨床1601中,在工件W正在旋转的状态下且工件W相对于传感器100而相对横动进给的状态下,传感器100对工件W的磨削过的部位进行检测。作为该机床系统的磨床1601能够相对于工件W的表面整体进行基于传感器100的传感检测。由此,在工件W的表面的一部分残存表面粗糙度为规定阈值以下的部位的情况下,机床系统能够可靠地检测该部位。作为其结果,机床系统能够设定使工件W的表面整体成为所希望的表面粗糙度那样的磨削的条件。
在上述的作为机床系统的磨床1401、1601中,传感器100对工件W的磨削过的部位中的工件W的规定的轴向位置的一周的量的范围的表面粗糙度进行检测。作为该机床系统的磨床1401、1601能够在磨削加工结束的时刻,容易防止残存未成为所希望的表面粗糙度的部位之类的不良情况的产生。
在上述的作为机床系统的磨床1401、1601中,传感器100具备:基板121;发光元件122,其安装在基板121上,且朝向工件W发光;以及作为第一受光元件123以及第二受光元件124的受光元件,其在基板121上安装在发光元件的附近,并能够接受来自工件W的反射光。作为该机床系统的磨床1401、1601能够以非接触的状态检测工件W的表面粗糙度,因此能够避免伴随着表面粗糙度的检测而弄伤磨削加工后的工件W。
如第九实施方式以及第十实施方式所说明的那样,作为机床系统的机床1801、2001具备:在存积冷却液C的罐主体1890设置的污浊评价装置1900、2100。污浊评价装置1900、2100具备:反射部件1910、2110,其可浸渍于冷却液C的液中;传感器1920、2120,其设置于罐主体1890,并具有朝向反射部件1910、2110发光的发光元件122、以及接受来自反射部件1910、2110的反射光的作为受光元件的第一受光元件123以及第二受光元件124;以及评价部1930,其基于受光元件的受光量来评价冷却液C的污浊度。
根据作为该机床系统的机床1801、2001的冷却液C的污浊评价装置1900、2100,发光元件122朝向在存积于罐主体1890的冷却液C的液中浸渍的反射部件1910、2110发光,其反射光由作为受光元件的第一受光元件123以及第二受光元件124接受。冷却液C的污浊度基于受光元件的受光量来评价,因此基于该评价能够掌握冷却液C的适当的更换时期。另外,传感器1920、2120设置于罐主体1890,因此能够提高机床系统的设计自由度。
在上述的作为机床系统的机床1801的冷却液C的污浊评价装置1900中,发光元件122朝向存在于冷却液C的液中的反射部件1910发光,作为受光元件的第一受光元件123以及第二受光元件124接受来自反射部件1910的反射光以及来自冷却液C的反射光。
作为该机床系统的机床1801的冷却液C的污浊评价装置1900能够正确地评价存积于罐主体1890的冷却液C的污浊度,因此能够在适当的时期进行冷却液C的更换。
在上述的机床1801的冷却液C的污浊评价装置1900中,罐主体1890具备:形成冷却液C的存积区域的透明窗1891,反射部件1910设置于罐主体1890的内部且与透明窗1891对置的位置。传感器1920设置于罐主体1890的透明窗1891的外侧面,发光元件122经由透明窗1891而朝向反射部件1910发光,作为受光元件的第一受光元件123以及第二受光元件124经由透明窗1891而接受反射光。
作为该机床系统的机床1801的冷却液C的污浊评价装置1900能够提高机床系统的设计自由度,并且正确地评价存积于罐主体1890的冷却液C的污浊度。
在上述的作为机床系统的机床2001的冷却液C的污浊评价装置2100中,反射部件2110设置为能够在冷却液C的液中与冷却液C的液外之间移动,并且能够附着冷却液C的液中的浮游物S。发光元件122朝向移动至冷却液C的液外的反射部件2110发光,作为受光元件的第一受光元件123以及第二受光元件124接受:来自移动至冷却液C的液外的反射部件2110的反射光、以及来自附着于反射部件2110的浮游物S的反射光。
作为该机床系统的机床2001的冷却液C的污浊评价装置2100通过移动至冷却液C的液外的反射部件2110,来评价冷却液C的污浊度。由此,污浊评价装置2100即使冷却液C为有色的,也能够正确地评价冷却液C的污浊度。
如上述那样,作为机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801具备:工件支承装置20或者转台870,其将工件W支承为能够旋转;砂轮40或者加工用工具841,其作为加工工件W的工具;以及传感器100、600,其对工件W的表面粗糙度进行检测,传感器100、600具备:主体110,其以棒状形成;检测部120,其固定于主体110的前端侧,并能够以非接触的方式检测工件W的表面粗糙度;以及第一空气放出部150,其朝向形成于检测部120与工件W之间的检测区域A,放出从作为供给源的空气供给装置80供给的空气。
根据作为该机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801,传感器100、600在以棒状形成的主体110的前端侧固定有检测部120,因此能够实现传感器100、600的小型化。由此,机床系统能够保持工件W被工件支承装置20支承的状态来进行基于传感器100、600的工件W的表面粗糙度的检测。即,不需要为了进行表面粗糙度的检测而将被工件支承装置20支承的工件W向其他位置搬运之类的作业,因此能够实现进行基于传感器100、600的传感检测时的作业效率的提高。
另外,传感器100、600具备:朝向检测区域A放出空气的第一空气放出部150,因此能够防止附着于工件W的异物朝向检测部120飞散。另外,传感器100、600能够抑制包含切屑等的水雾进入检测区域A。由此,机床系统能够在工件W的表面粗糙度的检测时维持其检测精度。
在上述的作为机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801中,第一空气放出部150朝向从检测区域A离开的方向放出空气。作为该机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801通过从第一空气放出部150放出的空气能够防止飞散的异物以及包含切屑等的水雾向检测区域A飞散。由此,机床系统能够维持基于传感器100、600的工件W的表面粗糙度的检测精度。
在上述的作为机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801中,传感器100、600具备:主体罩140、2240,其覆盖主体110的至少一部分;和检测口142、2242,其形成于主体罩140、2240,并配置于与检测部120对置的位置,第一空气放出部150形成在检测口142、2242的周围。作为该机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801能够防止飞散的异物附着于检测部120,并且能够防止包含切屑等的水雾进入检测区域A。
在上述的作为机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801中,传感器100、600具备空气流路160,该空气流路160由主体110的外周面和主体罩140、2240的内周面形成,且供从作为供给源的空气供给装置80供给的空气流入,第一空气放出部150与空气流路160连通。作为该机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801能够简化传感器100、600的构造,因此能够实现传感器100、600的小型化。
上述的作为机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801具备第二空气放出部170、2270,该第二空气放出部170、2270向从被作为工具的砂轮40或者加工用工具841加工的加工位置朝向检测区域A的部位放出空气。根据作为该机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801,能够通过从第二空气放出部170、2270放出的空气将在加工时附着于工件W的异物吹走。由此,机床系统能够防止工件W在附着异物的状态下进入检测区域A。
上述的作为机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801具备:将检测区域A与第二空气放出部170、2270之间分隔的风切板180、2280,第二空气放出部170、2270从相比风切板180、2280的朝向工件W的端部而距工件W远离的位置供给空气。
作为该机床系统的机床1001、磨床1、301、501、1201、1401、1601以及加工中心801能够防止从第二空气放出部170、2270放出的空气朝向检测区域A喷出。由此,机床系统通过从第二空气放出部170、2270喷出的空气能够抑制飞散的异物附着于检测部120。另外,机床系统由于从第二空气放出部170、2270放出的空气一边被风切板180、2280引导一边朝向工件W,因此能够相对于工件W强烈地喷出空气。由此,机床系统能够容易地除去附着于工件W的异物。
附图标记的说明
1、301、501、1201、1401、1601...磨床(机床系统的一个例子);20...工件支承装置;40...砂轮(工具的一个例子);100、600、1920、2120、2200...传感器;110...主体;120...检测部;122...发光元件;123...第一受光元件(受光元件);124...第二受光元件(受光元件);150...第一空气放出部;220、420、630...运算部;801...加工中心(机床系统的一个例子);841...加工用工具(工具的一个例子);870...转台(工件支承装置的一个例子);1001、1801、2001...机床(机床系统的一个例子);1042...研磨工具(工具的一个例子);1170...加工条件决定部(运算部的一个例子);1320...计算部(运算部的一个例子);1401、1601...磨床;1550、1750...磨削条件决定部(运算部的一个例子);1890...罐主体;1900、2100...污浊评价装置;1910、2110...反射部件;1930...评价部(运算部的一个例子);C...冷却液;W...工件。

Claims (14)

1.一种机床系统,其特征在于,具备:
工件支承装置,其将工件支承为能够旋转;
工具,其对所述工件进行加工;
检测部,其以非接触的方式进行所述工件的传感检测;以及
运算部,其基于所述检测部的检测结果对所述工件的形状信息的抽出或者所述工件的表面粗糙度进行运算。
2.根据权利要求1所述的机床系统,其特征在于,
所述检测部朝向被所述工件支承装置支承的所述工件发光,并且接受来自所述工件的表面的反射光,
所述运算部基于使所述工件旋转的状态下的所述检测部的受光量而抽出所述工件的形状信息。
3.根据权利要求2所述的机床系统,其特征在于,
所述运算部基于所述检测部的受光量而抽出距所述工件的距离,并基于该抽出的距离而抽出所述形状信息。
4.根据权利要求1所述的机床系统,其特征在于,
所述机床系统具备:
长条的主体,其以棒状形成;和
驱动部,其赋予用于使所述主体绕轴旋转的驱动力,
所述检测部固定于所述主体的前端侧的外侧面,并以非接触的方式检测所述工件的表面粗糙度。
5.根据权利要求1所述的机床系统,其特征在于,
所述工具是对磨削后的所述工件进行研磨加工的研磨工具,
所述机床系统基于由所述检测部检测的表面粗糙度来进行利用所述研磨工具的研磨加工。
6.根据权利要求5所述的机床系统,其特征在于,
在由所述检测部检测到的表面粗糙度小于规定阈值的情况下,所述机床系统结束研磨加工。
7.根据权利要求1所述的机床系统,其特征在于,
所述运算部是通过对磨削加工中的所述检测部的检测值进行第一处理来检测所述工件的表面粗糙度的计算部。
8.根据权利要求7所述的机床系统,其特征在于,
所述工具是磨削所述工件的砂轮,
所述机床系统具备磨削阻力检测部,该磨削阻力检测部对在所述工件的磨削加工中在所述工具产生的磨削阻力进行检测,
所述计算部通过基于所述磨削加工中的所述检测部的检测值和所述磨削阻力检测部的检测值,相对于所述检测部的检测值进行除去磨削阻力的影响的量的所述第一处理,来计算基于所述砂轮的磨削加工中的所述工件的表面粗糙度。
9.根据权利要求1所述的机床系统,其特征在于,
所述工具是磨削所述工件的砂轮,
所述检测部对由所述砂轮磨削过的所述工件的表面粗糙度进行检测,
所述机床系统基于由所述检测部检测的表面粗糙度来决定检测后所进行的磨削的条件。
10.根据权利要求9所述的机床系统,其特征在于,
所述机床系统在检测出的表面粗糙度大于规定阈值的情况下,决定由所述检测部表面粗糙度成为所述阈值以下的条件作为检测后所进行的磨削的条件,并在该决定出的条件下进行磨削。
11.根据权利要求1所述的机床系统,其特征在于,
所述机床系统具备:
主体,其以棒状形成,且在前端侧固定有所述检测部;和
第一空气放出部,其朝向形成于所述检测部与所述工件之间的检测区域放出从供给源供给的空气。
12.一种机床系统,其具备在存积冷却液的罐主体设置的污浊评价装置,所述机床系统的特征在于,
所述污浊评价装置具备:
能被浸渍于所述冷却液的液中的反射部件;
检测部,其设置于所述罐主体,并以非接触的方式进行所述反射部件的传感检测;以及
运算部,其基于所述检测部的检测结果来运算,
所述检测部具备:
发光元件,其朝向所述反射部件发光;和
受光元件,其接受来自所述反射部件的反射光,
所述运算部是基于所述受光元件的受光量来判定所述冷却液的污浊的评价部。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的机床系统,其特征在于,
所述磨床系统具备:
至少具有所述检测部的多个机床或者所述污浊评价装置;和
在连接有所述多个机床或者所述污浊评价装置的网络上设置的解析部,
所述运算部设置于所述解析部,并基于从所述多个机床或者所述污浊评价装置发送来的数据,进行所述机床的加工条件的变更、与所述工件的检测结果相关的基准阈值的决定、表面粗糙度的运算或者所述冷却液的更换时期的预测。
14.一种表面粗糙度检测方法,其使用权利要求4所述的机床系统,通过所述检测部来检测由所述工具加工过的所述工件的表面粗糙度,所述表面粗糙度检测方法的特征在于,
所述机床通过使所述检测部绕所述主体的轴旋转,来检测所述工件中的朝向不同的两个以上的部位的表面粗糙度。
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