CN109420901A - 机床、刀具以及控制程序 - Google Patents

Abstract

包括有刀具保持单元和工件保持单元的机床，包括：夹钳(23)，在该夹钳(23)上能够可分离地连接副刀具(50a)的一部分，副刀具与由刀具保持单元单独所保持的主刀具分离；附接/分离单元(32)，在该附接/分离单元上能够可分离地连接副刀具(50a)的另一部分；刀具主轴(22)，刀具主轴(22)使夹钳(23)移动；机内机器人(30)，机内机器人(30)使附接/分离单元(32)移动；以及控制器，控制器控制刀具主轴(22)和机内机器人(30)的驱动，以通过副刀具(50a)执行工件(110)的加工。

Description

机床、刀具以及控制程序

相关申请的交叉引用

2017年08月25日提交的日本申请号2017-161966的公开(包括说明书、权利要求书、附图以及摘要)以及其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及一种机床、用在该机床中的刀具以及使得该机床通过该刀具而执行加工的控制程序。

背景技术

在现有技术中，有对能够执行各种操作的机床的需求。尤其是在近些年，对于变化大、批量小的生产的需求正变得越来越强，并且想要通过一个机床来执行各种加工操作。

然而，在现有技术中的许多机床只能执行一个或两个加工操作，以及辅助操作。例如，切削型机床只能执行旋转切削加工和/或车削加工以及辅助操作(例如测量操作)。可以考虑这样的配置：其中为一个机床中的每个其他加工操作设置专用机构，以便可以通过一个机床执行各种加工操作。然而，当设置了对于每个加工操作的专用机构时，可能产生其他问题，例如机床尺寸的增加以及成本的增加。

考虑上述情况，本公开的优点在于提供一种机床、刀具以及控制程序，其允许更多数量的加工操作的变化。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了包括刀具保持单元和工件保持单元的机床，该机床包括：第一连接单元，副刀具的一部分能够可拆卸地连接至该第一连接单元，该副刀具是与由刀具保持单元单独保持的主刀具分离的刀具；第二连接单元，副刀具的另一部分能够可拆卸地连接至该第二连接单元；第一可移动元件，该第一可移动元件使第一连接单元移动；第二可移动元件，该第二可移动元件使第二连接单元移动；以及控制器，该控制器控制第一可移动元件和第二可移动元件的驱动，以通过连接至该第一连接单元和该第二连接的副刀具来执行工件的加工。

根据本公开的另一个方面，该控制器可以包括存储有副刀具数据的存储单元，该副刀具数据包括副刀具的特征，并且控制器可以解释由操作员所指示的加工程序数据，以计算副刀具的移动轨迹，并且基于该移动轨迹和存储在存储单元中的副刀具数据来控制第一可移动元件和第二可移动元件的移动。

根据本公开的另一个方面，第一可移动元件可以是保持作为主刀具的旋转刀具或车削刀具的刀具保持单元，而第一连接单元可以是设置在刀具保持单元上的、主刀具的附接单元。

根据本公开的另一个方面，第二可移动元件可以是设置在机床的加工腔内的机器人。在这种情况下，控制器可以通过以位置作为控制对象的位置控制来控制第一可移动元件，以及可以通过以力作为控制对象的力控制来控制第二可移动元件。

根据本公开的另一个方面，机床可以包括第一刀具保持单元和第二刀具保持单元，该第一刀具保持单元和该第二刀具保持单元保持作为主刀具的旋转刀具和车削刀具，第一可移动元件可以是第一刀具保持单元，而第二可移动元件可以是第二刀具保持单元。

根据本公开的另一个方面，机床还可以包括：动力源，该动力源独立于第一可移动元件和第二可移动元件产生动力；以及传递机构，该传递机构将由动力源所产生的动力传递到设置在副刀具上的加工单元，该副刀具连接在第一连接单元和第二连接单元上，并且可以通过由动力所驱动的加工单元加工工件。

根据本公开的另一个方面，提供有可拆卸连接至设置在机床中的第一可移动元件和第二可移动元件的刀具，该刀具包括：第一被连接单元，该第一被连接单元可拆卸地连接在第一可移动元件上；第二被连接单元，该第二被连接单元可拆卸地连接在第二可移动元件上；以及加工单元，该加工单元接触工件并且加工该工件。

根据本公开的另一个方面，刀具还可以包括接头，该接头在加工单元和第一被连接单元之间、以及在加工单元和第二被连接单元之间中的至少一个上，改变加工单元相对于第一被连接单元和/或第二被连接单元的方位。

根据本公开的另一个方面，提供了机床控制程序，该控制程序通过连接至第一可移动元件和第二可移动元件的一个副道具来执行加工，该程序在被执行时使得：设置在机床中的存储单元存储包括副刀具特征的副刀具数据；以及设置在机床中的控制器解释由操作员所指示的加工程序数据，以计算副刀具的移动轨迹，并且基于所计算的移动轨迹和副刀具数据来控制第一可移动元件和第二可移动元件的移动。

根据本公开的技术方案，由于一个副刀具连接在两个可移动元件上，能够允许在现有技术的机床中难以实现的加工操作，并且能够允许更多数量的加工变化。

附图说明

下面将结合以下附图来描述本申请的(一个或多个)实施例，其中：

图1为示出机床结构的示图；

图2为示出副刀具示例的示图；

图3为示出了图2的副刀具的侧面图；

图4为示出副刀具另一个示例的示图；

图5为示出用于使用图4中所示的副刀具的刀具主轴的结构的示图；

图6为示出副刀具另一个示例的示图；

图7为示出副刀具另一个示例的示图；

图8为示出副刀具另一个示例的示图；以及

图9为示出副刀具另一个示例的示图。

具体实施方式

现在将参考附图来描述机床10的结构。图1为示出机床10的结构的示意图。机床10为执行切削加工(旋转切削加工和/或车削加工)的机床。除了机床具有稍后描述的机内机器人30之外，机床10的机械结构与一般用途的机床的结构几乎一样。此外，在机床10的控制设备中安装有用于通过稍后描述的副刀具50a至50f(参考图2至图9)实现加工的专用控制程序。在下面的描述中，当副刀具的类型不作限定时，标示a至f将被省去，并且副刀具将被简化称为“副刀具50”。

更具体地，图1中所示的机床10为具有车削功能和旋转切削功能的多任务机床，车削功能使得车削刀具102在令工件110旋转时接触工件110并且切削该工件110，而旋转切削功能通过旋转刀具100切削工件110。机床10的主体部件12的外围被罩(未示出)所覆盖。由该罩所定义的空间为加工腔，在该加工腔中加工工件110。在该罩上，设置有至少一个开口，以及打开或关闭该开口的门(两者都未在图中示出)。操作员可以通过该开口触及机床的主体部件12和工件110等。在加工期间，设置在开口上的门是关闭的。这是为了确保安全以及考虑到周围的环境。

主体部件12包括工件主轴设备14、刀具主轴设备16以及刀座18，该工件主轴设备14以自转的方式保持工件110，该刀具主轴设备16以自转的方式保持旋转刀具100，该刀座18保持车削刀具102。工件主轴设备14作为保持工件110的工件保持单元起作用。工件主轴设备14包括卡盘和筒夹，该筒夹可分离地保持工件110，并且被保持的工件110能够被适当地更换。工件主轴设备14围绕工件旋转轴Rw自转，该工件旋转轴Rw在水平方向上延伸。

刀具主轴设备16以可自转的方式保持旋转刀具100(例如，被称作铣刀或立铣刀的刀具)，并且包括具有内置驱动马达等的主轴头20以及附接在主轴头20上的刀具主轴22。刀具主轴22能够在水平方向和垂直方向上直线移动，并且能够围绕预定义的摆动轴St摆动。

在刀具主轴22的端面上，形成有夹钳23(参见图2)，在该夹钳23上能够以可插入/可分离的方式附接保持旋转刀具100的刀具保持器。通常，对于刀具保持器而言，按照标准来定义插入夹钳23的其柄把的形式。夹钳23具有对应于该标准的形式。

刀座18保持车削刀具102(例如被称作车刀的刀具)。刀座18连接在双轴直线移动机构上，并且相对于工件110的位置能够被改变。

这里，刀具主轴22和刀座18均作为保持刀具(旋转刀具100或者车削刀具102)的刀具保持单元起作用。在下文中，由刀具保持单元所单独保持的刀具(旋转刀具100或者车削刀具102)将被称为“主刀具”。另一方面，连接在下文将描述的两个可移动元件上并且由这两个可移动元件所保持的刀具被称为“副刀具50”。在本实施例中，刀具主轴22还作为连接在副刀具50的一部分上的第一可移动元件来起作用。此外，其上附接有主刀具的夹钳23还作为第一连接单元起作用，副刀具50的一部分可分离地附接在该第一连接单元上。

另外，在加工腔中，提供有机内机器人30。只要机内机器人30至少设置在加工腔中并且该机内机器人30的位置或方位能够被改变，则对机内机器人30的结构不进行特殊限定。因此，如图1所示，机内机器人30可以是关节型机器人，该关节型机器人具有通过接头连接的多个臂(串联连杆机器人)。按照另一个构造，机内机器人30可以是并联连杆机器人，在该并联机器人中一个点的运动通过并联连杆来控制。在下文中，将描述机内机器人30为关节型机器人时的示例情况。机内机器人30能够独立于刀具主轴22和刀座18进行移动，并且还作为连接在副刀具50上的第二可移动元件起作用，这将稍后进行描述。

机内机器人30具有作为第二连接单元起作用的附接/分离单元32，副刀具50的一部分能够可分离地附接在该附接/分离单元32上。只要副刀具50的一部分是可分离的，则对附接/分离单元32的形式不进行特殊限定，而在本实施例中，如图2所示该附接/分离单元32具有渐细型夹钳。此外，只要附接/分离单元32能够随着机内机器人30的驱动而移位，则附接/分离单元32可以被设置在机内机器人30上的任何位置，例如可以设置在机内机器人30的尖端处或者机内机器人30的中心部分处。在下面的描述中，将描述一个示例构造，在该示例构造中附接/分离单元32设置在机内机器人30的尖端处。

控制设备34根据操作人员的指令控制机床10的各个部件的驱动。控制设备34包括例如执行各种运算的CPU以及存储各种控制程序和控制参数的存储器。控制设备34还具有通信功能，并且能够与其他设备交换各种数据，例如，NC程序数据(加工程序数据)等。控制设备34可以包括例如数控装置，该数控装置连续计算刀具和工件110的位置。控制设备34可以按照单个设备或者多个计算设备的组合来形成。

在控制设备34中安装有用于执行通过稍后描述的副刀具50来进行加工的专用控制程序。控制程序将副刀具数据存储在存储器中，该副刀具数据是与副刀具50相关的数据。副刀具数据为包括副刀具50的特征的数据，该数据包括刀具类型以及副刀具50的尺寸。副刀具数据还包括第一可移动元件和第二可移动元件(本实施例中的刀具主轴22和机内机器人30)的识别信息，副刀具50连接在该第一可移动元件和第二可移动元件上。通过操作员可以手动输入形成副刀具数据的各种信息。可替换地，按照另一个构造，可以通过有线或者无线方式向控制设备34传输预先准备的副刀具数据。另外，机床可以具有按照需要编辑已存储的副刀具数据的功能。

当要利用副刀具50来执行加工时，操作员将指示加工内容的加工程序数据(NC程序数据)输入到控制设备34。根据控制程序，控制设备34解释由操作员输入的加工程序数据，并且计算副刀具50的移动轨迹。此外，控制设备34基于所计算的移动轨迹以及存储在存储器中的副刀具数据，来控制第一可移动元件和第二可移动元件(本实施例中的刀具主轴22和机内机器人30)的移动。

从以上的描述可以清楚地看出，在本公开的机床10中，一个副刀具50连接在两个可移动元件上，并且通过该副刀具50来加工工件110。通过这样的构造，能够允许更多数量的加工变化。

也就是说，现有技术的许多机床只能执行一个或两个加工操作和辅助操作。例如，如图1所示的切削型机床10只能执行旋转切削加工和/或车削加工以及辅助操作(例如测量操作)。如果将用于想要执行的加工操作的专用机构设置在一个机床10中，则可以通过该机床10来执行各种加工操作。然而，当设置了对于每个加工操作的专用机构时，就会产生其他的问题，例如机床尺寸的增加以及成本的增加。

考虑到这些问题，在本公开的机床10中，在两个可移动元件上均设置连接单元，这些可移动元件事先设置在机床10中，副刀具50能够可分离地连接在该连接单元上，以允许利用连接在这两个连接单元上的副刀具50进行加工操作。

通过经由两个连接单元将一个副刀具50连接到两个可移动元件上，使得可以通过两个可移动元件来移动副刀具50。在这种情况下，能够操控不能被单个的可移动元件单独保持的尺寸大、重量重、形状特殊或者移动特殊的刀具。由此，还能够允许对于通过现有技术的机床10难以执行的加工操作。

这里，只要可移动元件为设置在机床10中的可移动元件，则对可移动元件不进行特殊限定，例如可移动元件可以是保持旋转刀具100的刀具主轴22、保持车削刀具102的刀座18、设置在机床10中的机内机器人30或者保持工件110的另一端的尾座等。然而，在切削型机床10的情况下，理想地至少一个可移动元件为保持切削刀具(旋转刀具100或者车削刀具102)的刀具保持单元(例如，刀具主轴22或者刀座18)。这是因为，在切削型机床10的许多情况下，刀具保持单元被设计为具有高刚度、高动力以及高精度，以便允许高精度地切削加工。通过将刀具保持单元作为用于移动副刀具50的可移动元件的其中之一，能够更加精准地移动副刀具50，并且能够提高通过副刀具50所进行的加工的精度。

此外，两个可移动元件中的至少一个理想地为机内机器人30。在许多情况下的机内机器人30具有较差的刚度，但是与刀具保持单元相比具有较高的运动自由度。通过将机内机器人30作为用于移动副刀具50的可移动元件的其中之一，能够进一步提高副刀具50的运动自由度。

只要连接单元被设置在可移动元件上并且能够可分离地附接在副刀具50上，则对连接单元的结构不进行特殊限定。例如，在刀具主轴22和刀座18上，形成有用于附接刀具保持器的夹钳23，该刀具保持器保持切削刀具。通常，夹钳23的形式通过标准来定义。当刀具主轴22或者刀座18被用作可移动元件时，夹钳23可以被用作连接单元。可替换地，按照另一个构造，在刀具保持单元上设置有专用的连接单元，与夹钳23分离，用于附接副刀具50。

这里，只要副刀具50为与由刀具保持单元(刀具主轴22或者刀座18)单独保持的刀具(旋转刀具100或者车削刀具102)分离的刀具，并且由两个可移动元件所保持，则对副刀具50的类型不进行特殊限定。因此，副刀具50可以是例如具有锯齿的手锯型刀具、具有切削刀片部的刀具、具有绳状体的刀具或者具有用于抛光加工的布形构件的刀具等。副刀具50理想地包括加工单元、第一被连接单元以及第二被连接单元，该加工单元实际接触工件110并且加工该工件110，该第一被连接单元可分离地连接在第一可移动元件上，该第二被连接单元可分离地连接在第二可移动元件上。对于第一被连接单元和第二被连接单元的结构和形成位置不进行特殊限定，该第一被连接单元和该第二被连接单元可以设置在副刀具50的末端或者副刀具50的中心部分处。副刀具50的加工单元通过执行加工运动(例如旋转、往复移动或者随机移动等)来加工工件110。加工单元的加工运动可以通过第一可移动元件和第二可移动元件的移动来实现，或者可以通过由动力源所传送的动力来实现，该动力源独立于第一可移动元件和第二可移动元件产生动力(例如气动压力、液压、电力或者磁力等)。因此，副刀具50可以具有锯齿或者绳状体，其随着第一可移动元件和第二可移动元件的进退而进退。可替换地，按照另一个构造，副刀具50可以连接在压缩空气源上，并且具有切削刀片(加工单元)，该切削刀片通过由压缩空气源所提供的气动压力进行可旋转移动。

副刀具50具有连接在两个连接单元上的两个被连接单元。只要被连接单元能够可分离地连接在对应的连接单元上，则对该被连接单元不进行特殊限定。理想地两个被连接单元中的至少一个包括接头，该接头改变加工单元相对于被连接单元的方位。理想地，接头能够进行旋转和弯折的线性移动中的至少一种。因此，例如可以采用万向接头或者球窝接头作为该接头。在一个机床10中所使用的副刀具50并不限于一种类型，而可以使用多种类型的副刀具50。如已所述的，机床10的控制设备34存储有与计划要使用的副刀具50相关的数据，即副刀具数据。

当要利用副刀具50来执行加工时，操作员创建指示该副刀具50的移动轨迹和加工条件(例如转速或者进料速度等)的加工程序，并且将该加工程序输进控制设备34。控制设备34逐块地解释加工程序块，并且控制可移动元件和副刀具50的专用驱动源，以实现所指示的移动轨迹。这里，通过以位置作为控制对象的位置控制来理想地控制连接在副刀具50上的两个可移动元件中的至少一个。特别地，由于在许多情况下，刀具保持单元(刀具主轴22或者刀座18)具有高位置精度，所以当刀具保持单元被用作用于移动副刀具50的可移动元件时，该刀具保持单元理想地为位置控制的。当两个可移动元件中的一个是位置控制的时候，另一个可移动元件可以是由以力(扭矩)作为控制对象的力控制所控制的。通过采用力控制，即使具有低位置精度的可移动元件(例如具有差刚度的机内机器人30)等被用作可移动元件，也能够允许适当的加工。

现在将参考附图来描述副刀具50的具体示例。图2和图3为示出副刀具50a的示例的示图。图2为从正面侧观察副刀具50a的示图，而图3为从侧面侧观察副刀具50a的示图。在图2和图3中，副刀具50a是作为加工单元的具有锯齿52a的手锯型刀具。副刀具50a包括锯齿52a、一对被设置在副刀具50a的相应末端上的被连接单元54f和54s(下文中，当第一被连接单元和第二被连接单元不要作区分时，标记f和标记s将被省去)以及存在在被连接单元54和锯齿52a之间的一对接头56。

副刀具50a通过被连接单元54连接在刀具主轴22和机内机器人30上。换言之，在图3的构造示例中，刀具主轴22和机内机器人30作为移动副刀具50a的可移动元件起作用。此外，设置在刀具主轴22上的夹钳23和设置在机内机器人30的尖端处的附接/分离单元32作为连接单元起作用。被插进夹钳23的第一被连接单元54f具有和一般用途的刀具保持器的插入单元(被称作柄把的部分)相同的形状。因为刀具保持器的插入单元一般具有带有变窄尖端的渐细形状，所以第一被连接单元54f也具有带有变窄尖端的渐细形状。只要第二被连接单元54s能够可分离地被连接在机内机器人30的附接/分离单元32上，则对第二被连接单元54s不进行特殊限定，在附图所示的示例性构造中，所述第二被连接54s也具有带有变窄尖端的渐细形状。

在每个被连接单元54和锯齿52a之间均设置能够围绕一个轴旋转的接头56。接头56一般是自由的，并且能够根据副刀具50a的末端位置(两个被连接单元54的位置)旋转。通过设置接头56，使得可以以各种方式改变副刀具50a的方位。

当要利用副刀具50来执行加工时，控制设备34基于加工程序数据来计算副刀具50a的移动轨迹，并且计算为了执行该移动轨迹的刀具主轴22和机内机器人30的移动轨迹。具体地，控制设备34将副刀具50a向工件110靠近地移动，同时在纵向方向上往复移动锯齿52a，以切削并加工工件110。在该过程中，控制设备34通过以位置作为控制对象的位置控制来控制刀具主轴22和机内机器人30两者。

以这种方式，通过将副刀具50a连接到刀具主轴22以及机内机器人30，使得可以通过刀具主轴22承受副刀具50a的大部分重量，并且也使得可以通过机内机器人30的移动来实现副刀具50a的复杂的运动。具体地，在许多情况下的刀具主轴22具有高刚度和高功率，但是也具有低运动自由度。另一方面，虽然机内机器人30具有差的刚度，但是运动自由度是高的，并且能够实现各种运动。由此，通过组合刀具保持单元(刀具主轴22)以及机内机器人30，使得可以处理大尺寸刀具(例如难以处理的手锯)。

下面，将参考图4和图5来描述另一个示例性副刀具50b。图4为示出利用另一个副刀具50b的加工过程的示图，而图5为适合于该副刀具50b的刀具主轴22的横截面示意图。

在图4中，副刀具50具有作为加工单元的切削刀片52b，该切削刀片52b通过气动压力来驱动。切削刀片52b附接在空气主轴单元58上，该空气主轴单元58旋转地保持切削刀具。当要切割工件110时，向空气主轴单元58供给空气，以围绕预定义的旋转轴高速地旋转切削刀片52b。

当要操控副刀具50b时，机床10理想地包括动力源和传递机构，该动力源独立于连接在副刀具50b上的第一可移动元件以及第二可移动元件(刀具主轴22和机内机器人30)产生动力，该传递机构向副刀具50b的加工单元(切削刀片52b)传送由动力源所产生的该动力。在图5的示例性构造中，例如通过在刀具主轴22内的空气通道40以及中继空气通道40和空气主轴单元58的空气管道60，来向空气主轴单元58供给作为动力的压缩空气。

也就是说，如图5所示，压缩空气所通过的空气通道40形成在刀具主轴22内。此外，在刀具主轴22的上侧处，在刀具主轴22的上端面上设置有能接触、能分离的适配器42。该适配器42连接在压缩空气源44上，该压缩空气源44为动力源，并且通过适配器42气密地接触刀具主轴22的上端面，向空气通道40供给压缩空气。另一方面，当刀具主轴22高速地旋转时，适配器42与刀具主轴22的上端面分离。这样的适配器42的运动和压缩空气源44的驱动是通过控制设备34来进行控制。本文所描述的压缩空气的传递机构仅为示例说明，并且只要压缩空气最终能够被供给到空气主轴单元58，则压缩空气的传递机构可以适当地进行改变。此外，尽管示例说明了由气动压力所驱动的空气主轴单元58，可替换地，可以采用由不同于气动压力的动力所驱动的结构，例如，液压、电力或者磁力。

空气主轴单元58附接在细长操控单元62的一端附近。在操控单元62的大约中心处，通过滑动轴承64以及球窝接头66(接头56)附接有第一被连接单元54f。此外，在操控单元62的另一端，通过接头56附接有第二被连接单元54s。第一被连接单元54f连接在刀具主轴22的夹钳23上，而第二被连接单元54s连接在机内机器人30的附接/分离单元32上。

当要执行通过副刀具50b的加工时，控制设备34基于加工程序数据来计算切削刀片52b的移动轨迹，并且计算为了执行该移动轨迹的刀具主轴22和机内机器人30的移动轨迹。控制设备34还基于加工程序数据来识别切削刀片52b等的转速，并且控制压缩空气源44的驱动以实现该转速。当想要在工件110的轴向方向或者径向方向上移动加工点(在切削刀片52b和工件110之间的接触点)时，控制设备34在轴向方向或者径向方向上平移刀具主轴22以及机内机器人30的附接/分离单元32。当想要在工件110的周向方向上移动加工点时，控制设备34驱动工件主轴设备14，以旋转工件110。另外，当需要改变操控单元62的方位(使操控单元62倾斜)时，控制设备34使机内机器人30的附接/分离单元32相对于刀具主轴22上下移动。通过组合这些运动，使得可以通过图4中所示的副刀具50b来加工中空工件110的大部分内表面。

这里，在图4所示的结构中，副刀具50b的另一端由机内机器人30支撑，而中心部分由刀具主轴22支撑。换言之，副刀具50b是通过两个可移动元件来进行两点支撑的。通过利用两个可移动元件来两点支撑副刀具50b，使得还可以操控长度长的刀具，在该刀具中能够产生大力矩，且该刀具容易偏转。由此，能够方便地加工通过一般刀具不能方便触及的表面(例如中空工件110的内表面)。此外，在图4所示的结构中，因为副刀具50b连接在独立于可移动元件的动力源(更具体地，压缩空气源44等)上，所以能够实现更多数量的加工变化。

此外，在图4的结构中，当机内机器人30的附接/分离单元32上下移动而刀具主轴22保持静止状态时，副刀具50b的操控单元62以球窝接头66的中心点为中心进行摆动。换言之，副刀具50b像杠杆一样起作用，该杠杆以机内机器人30的附接/分离单元32作为动力点，以切削刀片52b的尖端作为作用力点，并且以球窝接头66的外围为支点。在这种情况下，通过杠杆原理，机内机器人30的力能够被翻若干倍并作用在工件110上。此外，通过在轴向上相对于滑动轴承64来移动操控单元62，能够自由地改变从动力点到支点的距离和从支点到作用点的距离之间的比。

下面，将参考图6来描述另一个副刀具50c的具体示例。图6为示出了通过另一个副刀具50c来进行加工的示图。副刀具50c具有高度张紧的、绳状体52c(例如锯线或者金刚石线)作为加工单元。在绳状体52c的尖端处，附接有能够与钩68相接合的接合环70，该钩68设置在稍后会描述的第一被连接单元54f上。

对于绳状体52c而言，其未使用的部分被容纳在线容纳单元72中。在该线容纳单元72中，内置有缠绕绳状体52c的缠线设备(未示出)。在该缠线设备中，附接有用于向绳状体52c施加适当张力的弹簧，并且在拉出的绳状体52c中引起对抗该弹簧的拉力的适当的张力。线容纳单元72附接在基板76上，并且在该基板76上设置有滑轮74，被拉出的绳状体52c能够被钩在该滑轮74上。被拉出的绳状体52c以滑轮为边界弯折。

基板76的一端连接在第二被连接单元54s上，该第二被连接单元54s连接在机内机器人30的附接/分离单元32上。第一被连接单元54f连接在刀具主轴22上，并且钩68附接在该第一被连接单元54f的尖端上，在该钩68上接合有接合环70。

当要执行利用副刀具50c的加工时，控制设备34基于加工程序数据来计算绳状体52c的移动轨迹，并且计算为了执行该移动轨迹的刀具主轴22和机内机器人30的移动总量。具体地，当想要移动绳状体52c的位置时，控制设备34平移刀具主轴22以及机内机器人30的附接/分离单元32。当想要改变绳状体52c的方位(倾斜角)时，可以在与绳状体52c的轴向方向(图6中的上下方向)正交或倾斜的方向上来移动刀具主轴22。另外，当需要通过绳状体52c来切削工件110时，绳状体52c在其接触工件110的状态下，在其轴向方向上往复移动。绳状体52c的往复移动可以通过沿着绳状体52c的轴向方向前后移动刀具主轴22来实现。通过组合这些运动，使得可以通过副刀具50c来切削各种工件110。

下面，将参考图7来描述另一个副刀具50d的具体示例。图7为示出了通过另一个副刀具50d来进行加工的示图。副刀具50d具有用于抛光工件110的布形构件52d(例如，棉布、亚麻布或者磨砂纸等)作为加工单元。布形构件52d附接在附接框架78上，该附接框架78通过接头56连接在第二被连接单元54s和第一被连接单元54f上。第一被连接单元54f连接在刀具主轴22的夹钳23上，而第二被连接单元54s连接在机内机器人30的附接/分离单元32上。

当要执行利用副刀具50d的加工时，控制设备34基于加工程序数据来计算布形构件52d的移动轨迹，并且计算为了执行该移动轨迹的刀具主轴22和机内机器人30的移动轨迹。具体地，控制设备34在布形构件52d被压靠在工件110的表面上的状态时随机地在多个方向上移动布形构件52d，以抛光工件110的表面。在这种抛光加工中，控制布形构件52d的压力是重要的。因此，在这种情况下，控制设备34理想地通过以位置作为控制对象的位置控制来控制刀具主轴22，以及通过以力作为控制对象的力控制来控制机内机器人30。通过这种结构，使得可以将适当的抛光压力施加在工件110上，同时适当地定位布形构件52d。

下面，将描述应用在另一个机床上的另一个副刀具50e的具体示例。在上述描述中，已经示例说明了具有工件主轴设备14和刀具主轴22的多任务机器。可替换地，本公开的技术方案可以被应用在其他机床上。例如，本公开的技术方案可以应用在具有桌台46的机床10(例如，加工中心等)上，在该桌台46上放置以及保持有工件110(替换或者额外于工件主轴设备14)。图8为示出通过副刀具50e来加工放置在桌台46上的环形圆柱工件110的内表面的加工的示图。与图4中所示的副刀具50的类似，副刀具50e包括切削刀片52e、空气主轴单元58以及操控单元62，该切削刀片52e作为加工单元起作用，该空气主轴单元58通过气动压力来旋转切削刀片52e，在该操控单元62上附接有空气主轴单元58。在操控单元62的相应端上，通过万向接头80(接头56)连接有第一被连接单元54f和第二被连接单元54s。第一被连接单元54f连接在刀具主轴22的夹钳23上，而第二被连接单元54s连接在机内机器人30的附接/分离单元32上。在机床10中，机内机器人30的附接/分离单元32被配置为围绕其轴Sr可旋转。

当想要在工件110的轴向方向或者径向方向上移动加工点(在切削刀片52e和工件110之间的接触点)时，控制设备34在工件110的轴向方向或者径向方向上移动刀具主轴22以及机内机器人30的附接/分离单元32。当想要在工件110的周向方向上移动加工点的位置时，控制设备34旋转刀具主轴22以及机内机器人30的附接/分离单元32。通过万向接头80将刀具主轴22的和尖端的旋转传递到操控单元62，而加工点(切削刀片52e)在工件110的周向方向上移动。当想要改变操控单元62的方位(使操控单元62倾斜)时，控制设备34仅移动刀具主轴22和机内机器人30的附接/分离单元32中的一个。通过组合这些运动，使得可以加工中空工件110的大部分内表面。

现在将参考图9来描述另一个副刀具50f的具体示例。在上述描述中，副刀具50的一部分连接在机内机器人30上，但是可替换地，副刀具50的该部分也可以连接在取代机内机器人30的另一个可移动元件上。例如，对于各种机床而言，存在有具有上刀座18u和设置在该上刀座18u下方的下刀座18d的机床(车床)。在这样的机床中，如图9中所示，副刀具50f的一部分可以连接在上刀座18u上，而副刀具50f的另一部分可以连接在下刀座18d上。在图9中，副刀具50f包括作为加工单元的绳状体52f。在这种情况下，上刀座18u和下刀座18d可以在绳状体52f的轴向方向上往复移动，以利用绳状体52f切削工件110。

副刀具50可以被配置为利用机内机器人30或者其他机构来自动地可附接或可分离。例如，在如图2至图4以及图7中所示的副刀具的情况下，设置在机床10上的ATC(自动换刀装置)的机构可以被用于实现副刀具50的自动附接/分离。在这样的情况下，当要附接副刀具50时，首先，副刀具50的第一被连接单元54f利用ATC连接在刀具主轴22上。利用这个过程，副刀具50被设为悬挂在刀具主轴22上的状态。在这种状态下，机内机器人30可以向副刀具50的下方区域移动，而第二被连接单元54s可以被插进机内机器人30的附接/分离单元32中。按照另一个构造，在副刀具50通过ATC先附接到机内机器人30上后，可以利用机内机器人30来向刀具主轴22附近区域传送副刀具50。在这种情况下，当通过机内机器人30传送副刀具50时，为了防止副刀具50的波动，理想地为提供一种用于锁定位于第二被连接单元54s和加工单元之间的接头56的机构。

另外，上述的所有结构均仅为示例说明，并且只要一个副刀具连接在设置在机床中的两个可移动元件上，并且该副刀具由这两个可移动元件所保持和移动，就可以适当地改变为其他结构。无论何种情况，通过采用一个副刀具连接在两个可移动元件上的结构，使得可以处理通过现有技术的机床难以处理的具有大尺寸、重量重、特殊形状或者特殊运动的刀具。由此，允许了通过现有技术的机床难以实现的加工操作。

Claims (10)

1.一种机床，包括刀具保持单元和工件保持单元，所述机床包括：

第一连接单元，副刀具的一部分能够可拆卸地连接至所述第一连接单元，所述副刀具是与由所述刀具保持单元单独地保持的主刀具分离的刀具；

第二连接单元，所述副刀具的另一部分能够可拆卸地连接至所述第二连接单元；

第一可移动元件，所述第一可移动元件使所述第一连接单元移动；

第二可移动元件，所述第二可移动元件使所述第二连接单元移动；以及

控制器，所述控制器控制所述第一可移动元件和所述第二可移动元件的驱动，以通过连接至所述第一连接单元和所述第二连接单元的副刀具来执行工件的加工。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，

所述控制器包括存储单元，所述存储单元存储包括所述副刀具的特征的副刀具数据，以及

所述控制器解释由操作员所指示的加工程序数据，以计算所述副刀具的移动轨迹，并且基于所述移动轨迹以及存储在所述存储单元中的所述副刀具数据来控制所述第一可移动元件和所述第二可移动元件的移动。

3.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，

所述第一可移动元件是保持作为所述主刀具的旋转刀具或者车削刀具的刀具保持单元，以及

所述第一连接单元为设置在所述刀具保持单元上的、所述主刀具的附接单元。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的机床，其特征在于，

所述第二可移动元件为设置在所述机床的加工腔中的机器人。

5.根据依附于权利要求3的权利要求4所述的机床，其特征在于，

所述控制器通过以位置作为控制对象的位置控制来控制所述第一可移动元件，以及通过以力作为控制对象的力控制来控制所述第二可移动元件。

6.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，

所述机床包括第一刀具保持单元和第二刀具保持单元，所述第一刀具保持单元和所述第二刀具保持单元保持作为主刀具的旋转刀具或者车削刀具，以及

所述第一可移动元件为所述第一刀具保持单元，而所述第二可移动元件为所述第二刀具保持单元。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的机床，其特征在于，还包括：

动力源，所述动力源独立于所述第一可移动元件和所述第二可移动元件产生动力；以及

传递机构，所述传递机构将由所述动力源产生的动力传递至加工单元，所述加工单元设置在连接至所述第一连接单元和所述第二连接单元的副刀具上，其中，

通过由所述动力所驱动的所述加工单元来加工工件。

8.一种刀具，其可拆卸地连接至设置在机床中的第一可移动元件和第二可移动元件，所述刀具包括：

第一被连接单元，所述第一被连接单元可拆卸地连接至所述第一可移动元件；

第二被连接单元，所述第二被连接单元可拆卸地连接至所述第二可移动元件；以及

加工单元，所述加工单元接触工件并且加工所述工件。

9.根据权利要求8所述的刀具，其特征在于，所述刀具还包括接头，所述接头在所述加工单元和所述第一被连接单元之间、以及在所述加工单元和所述第二被连接单元之间中的至少一个上，改变所述加工单元相对于所述第一被连接单元和/或所述第二被连接单元的方位。

10.一种机床的控制程序，所述控制程序通过连接至第一可移动元件和第二可移动元件的一个刀具来执行加工，所述程序在被执行时使得：

设置在所述机床中的存储单元存储包括所述副刀具的特征的副刀具数据；以及

设置在所述机床中的控制器解释由操作员所指示的加工程序数据，以计算所述副刀具的移动轨迹，并且基于所计算的所述移动轨迹和所述副刀具数据来控制所述第一可移动元件和所述第二可移动元件的移动。