CN110711866A - 机床 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种不用对现有的机械设备施加变更就能够简单且可靠地进行定相位的机床。机床包括:工具保持件,其具有键槽;主轴驱动部,其具有主轴和能够与工具保持件的键槽嵌合的主轴键,并且将工具保持件保持为装卸自如;工具更换装置,其包括夹持件,该夹持件具有夹持键,并且将工具保持件保持于相对于主轴的固定位置;以及数控装置,其用于控制工具更换装置,以进行工具保持件相对于主轴的装卸,在向主轴安装工具保持件时,在工具保持件的键槽被主轴键插入的状态下,所述数控装置控制所述主轴驱动部,以使主轴旋转而使主轴键与键槽贴紧,从而进行工具保持件相对于主轴的定相位。
Description
技术领域
本发明涉及一种机床。
背景技术
在使用机床的切削加工中,公知有一种在将主轴固定的状态下使主轴箱移动而利用安装于主轴的顶端的工具对工件进行切削的加工(例如,弹性加工(日文:ヘール加工))。在这种加工中,为了使处于固定于主轴的状态的工具在工件上移动,安装有工具的工具保持件与主轴的旋转方向之间的相位(旋转位置)确定是非常重要的。但是,在设于主轴的主轴键与工具保持件的键槽之间形成有非常小的间隙,以便于装卸工具保持件。因此,每次更换工具保持件(工具),工具保持件与主轴的旋转方向之间的定相位位置都会发生偏移。为了解决这样的问题,提出了一种在主轴、工具保持件的键槽增设弹性体、或者增设锥形面来进行定相位的技术(例如,参照专利文献1~3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-307257号公报
专利文献2:日本实开平1-114244号公报
专利文献3:日本实开平3-62745号公报
发明内容
发明要解决的问题
在采用上述现有技术的构造而进行了机床的主轴、工具保持件的规格变更的情况下,与现有机床的机械设备之间变得没有兼容性,而无法共用工具保持件,因此,用于确保兼容性的附带设备的成本增大。并且,会因切削加工(例如,滚刀加工)而在工具保持件的键槽作用有较大的负荷,因此难以采用在键槽增设弹性体、或者增设锥形面那样的会使刚性降低的构造。
本发明的目的在于提供一种不用对现有的机械设备施加变更就能够简单且可靠地进行定相位的机床。
用于解决问题的方案
(1)本发明涉及一种机床(例如,后述的机床1),该机床包括:工具保持件(例如,后述的工具保持件14),其具有工具和键槽(例如,后述的键槽144);主轴驱动部,其具有主轴(例如,后述的主轴21)和能够与所述工具保持件的所述键槽嵌合的主轴键(例如,后述的主轴键212),并且将所述工具保持件保持为装卸自如;工具更换装置(例如,后述的工具更换装置10),其包括夹持件(例如,后述的夹持件13),该夹持件具有能够与所述工具保持件的所述键槽嵌合的夹持键(例如,后述的夹持键136),并且将所述工具保持件保持于相对于所述主轴的固定位置;以及数控装置(例如,后述的数控装置30),其用于控制所述工具更换装置,以进行所述工具保持件相对于所述主轴的装卸,在向所述主轴安装被所述夹持件保持的所述工具保持件时,在至少所述工具保持件的所述键槽被所述主轴键插入的状态下,所述数控装置控制所述主轴驱动部,以使所述主轴旋转而使所述主轴键与所述工具保持件的所述键槽贴紧,从而进行所述工具保持件相对于所述主轴的定相位。
(2)在(1)的机床中,也可以是,该机床包括负荷阈值存储部(例如,后述的RAM303),该负荷阈值存储部用于存储施加于所述主轴的负荷的阈值,在进行所述工具保持件的定相位时,所述数控装置基于施加于主轴的负荷(例如,后述的负荷转矩值T1)和存储于所述负荷阈值存储部的所述负荷的阈值(例如,后述的负荷转矩阈值Tth)来判断是否结束所述工具保持件的定相位。
(3)在(1)或(2)的机床中,也可以是,该机床包括旋转方向存储部(例如,后述的RAM303),该旋转方向存储部用于存储执行所述工具保持件的定相位时的所述主轴的旋转方向的相关信息,在进行所述工具保持件的定相位时,所述数控装置基于存储于所述旋转方向存储部的所述主轴的旋转方向的相关信息来使所述主轴旋转。
(4)在(1)~(3)的任一机床中,也可以是,该机床包括旋转位置存储部(例如,后述的RAM303),该旋转位置存储部用于存储所述工具保持件的定相位结束时的所述主轴的绕轴线旋转的旋转位置的相关信息,在所述工具保持件的定相位结束后,所述数控装置基于存储于所述旋转位置存储部的所述旋转位置的相关信息来校正所述主轴的旋转位置。
发明的效果
采用本发明,能够提供一种不用对现有的机械设备施加变更就能够简单且可靠地进行定相位的机床。
附图说明
图1是表示实施方式的机床1的机械系统的结构的概念图。
图2是工具保持件14的侧视图。
图3是夹持件13的侧视图。
图4是夹持件13的俯视图。
图5是将被夹持件13保持的工具保持件14安装于主轴21的情况下的剖视图。
图6A是与图5中的a-a线截面相当的剖视图。
图6B是与图5中的b-b线截面相当的剖视图。
图7是表示数控装置30的电气结构的框图。
图8是表示利用数控装置30执行的工具更换处理的步骤的流程图。
图9A是表示使主轴21自定相位旋转位置旋转时的键与键槽之间的位置关系的示意图。
图9B是表示使主轴21自定相位旋转位置旋转时的键与键槽之间的位置关系的示意图。
图9C是表示使主轴21自定相位旋转位置旋转时的键与键槽之间的位置关系的示意图。
图10是表示主轴21的旋转位置与施加于主轴21的负荷转矩之间的关系的概念图。
图11是表示在想要拆卸工具保持件14时对主轴21的旋转位置进行校正的处理的步骤的流程图。
附图标记说明
1、机床;10、工具更换装置;11、工具库;13、夹持件;14、工具保持件;20、加工装置;21、主轴;22、主轴箱;23、牵引杆;30、数控装置;136、夹持键;141、锥柄;144、键槽;146、工具;212、主轴键;301、处理器;302、ROM;303、RAM(负荷阈值存储部、旋转方向存储部、旋转位置存储部);304、SRAM;305、PMC;311、轴控制部;313、伺服马达;314、位置·速度检测器;315、主轴控制部;317、主轴马达;318、位置编码器。
具体实施方式
以下,对本发明的机床的实施方式进行说明。另外,本说明书所附上的附图都是概念图或示意图,考虑到便于理解等,而相对于实物的形状、比例尺、纵横尺寸比等对各部分的形状、比例尺、纵横尺寸比等进行了变更或夸张。并且,在附图中,对表示构件的截面的剖面线适当地进行省略。
图1是表示本实施方式的机床1的机械系统的结构的概念图。图2是工具保持件14的侧视图。图3是夹持件(日文:グリップ)13的侧视图。图4是夹持件13的俯视图。图5是将被夹持件13保持的工具保持件14安装于主轴21的情况下的剖视图。图6A是与图5中的a-a线截面相当的剖视图。图6B是与图5中的b-b线截面相当的剖视图。
另外,在本说明书及附图中,在将机床1设置于地面等的状态下,将铅垂方向设为Z方向。沿着Z方向,将上方设为+Z方向,将下方设为-Z方向。
如图1所示,机床1包括:工具更换装置10、加工装置20、数控装置30(参照图7)以及工件的支承·移动机构(未图示)。
工具更换装置10是用于自动地更换被安装于主轴的工具保持件14(后述)的装置。工具更换装置10包括工具库11和工具库支承部12作为主要结构。工具库11是沿着外周安装有多个夹持件13(后述)的大致圆盘状的构造体。工具库支承部12是将工具库11支承为转动自如并且使工具库11转动而使作为更换对象的夹持件13移动至主轴21的正下方的装置。在本实施方式中,利用数控装置30控制的工具更换装置10的基本动作与以往的工具更换装置大致相同。
加工装置20是通过使安装于主轴21的工具旋转、移动来对工件(未图示)进行加工的装置。加工装置20包括主轴21和主轴箱22作为主要结构。在本实施方式中,主轴21、主轴箱22及其控制系统(后述)构成主轴驱动部。
主轴21是使安装有工具的工具保持件14旋转、将工具保持件14保持为固定状态的部分。如图5所示,在主轴21设有能够与工具保持件14的键槽144嵌合的主轴键212。在以工具保持件14的旋转轴线C为中心相隔180°相对侧的位置设有一对主轴键212。在图5中,一对主轴键212沿着纸面的左右方向设置。并且,在主轴21的内部设有作为工具保持件14的夹紧机构的牵引杆23。
另外,在图1中,主轴箱22是使主轴21旋转的驱动机构。主轴箱22包括赋予主轴21旋转力的主轴马达317(参照图7)。
在利用安装于主轴21的旋转工具进行切削加工时,主轴马达317作为连续地高速旋转的主轴电动机发挥作用。另一方面,在利用安装于主轴21的固定工具进行弹性加工等切削加工时,主轴马达317作为控制主轴21的相位(旋转位置)的装置发挥作用。另外,主轴箱22包括用于使主轴21沿着铅垂方向(Z方向)上下移动的升降机构(省略附图标记)。该升降机构包括用于使主轴21沿着铅垂方向(Z方向)上下移动的伺服马达313(参照图7)等。加工装置20的动作利用后述的数控装置30控制。
接着,参照图2说明工具保持件14的结构。另外,在图2中,工具保持件14的旋转轴线C与工具保持件14移动至安装于主轴21的位置时的铅垂方向(Z方向)一致。
如图2所示,工具保持件14包括:锥柄141、拉杆142、保持槽143、键槽144、保持头145以及工具146。
锥柄141是与主轴21的锥形孔213(参照图5)嵌合的大致圆锥状的部分。拉杆142是与设于主轴21的内部的牵引杆23卡合的部分。在拉杆142被牵引杆23向铅垂方向的上方(+Z方向)拉起时,工具保持件14被保持在主轴21的内部。并且,在拉杆142被牵引杆23向铅垂方向的下方(-Z方向)拉下时,工具保持件14与主轴21之间的嵌合被解除,能够将工具保持件14取出。
保持槽143是由夹持件13(后述)保持的部分。保持槽143在沿着旋转轴线C的剖视观察中为大致V字状的槽(V字槽)。保持槽143沿着工具保持件14的外周形成为环状。
键槽144如后述那样是与设于主轴21的主轴键212以及夹持件13的夹持键136(参照图5)嵌合的槽。在以工具保持件14的旋转轴线C为中心相隔180°相对侧的位置设有一对键槽144。在图2中,示出了工具保持件14的设于纸面的近前侧的键槽144,而设于纸面的里侧的键槽被遮住,因此未图示。
保持头145是用于保持工具146的部分。作为工具146,能够使用例如钻头、立铣刀、丝锥、弹性工具、修整器等。
如图4所示,工具保持件14的键槽144的宽度W1被设定为比后述的夹持键136(夹持件13)的宽度W3稍宽。因此,在夹持键136位于键槽144的中央的情况下,在夹持键136的单侧的侧面与工具保持件14的键槽144之间分别形成有间隙g1。并且,如图6A所示,键槽144的宽度W1还被设定为比主轴键212(主轴21)的宽度W2稍宽。因此,在主轴键212位于键槽144的中央的情况下,在主轴键212的单侧的侧面与工具保持件14的键槽144之间分别形成有间隙g2。
接着,说明设于工具库11的夹持件13的结构。
如图3所示,夹持件13在臂主体131的顶端侧设有保持臂132。如图4所示,以从两侧夹持工具保持件14的方式设有一对保持臂132。一对保持臂132分别在顶端部设有保持辊133。保持辊133是与工具保持件14的保持槽143(V字槽)卡合的圆盘状的部件。
通过将固定销135以贯穿被设于保持臂132的顶端的孔部134以及被设于保持辊133的中心的轴孔(未图示)的方式压入该孔部134和轴孔,从而将保持辊133固定。一对保持臂132被设于臂主体131的内部的弹性构件(未图示)朝向彼此的方向(内侧)施力。并且,臂主体131在中央部附近设有夹持键136。夹持键136是用于对保持在保持臂132之间的工具保持件14进行定位的突起。
在图4中,在向一对保持臂132之间插入工具保持件14时,设于保持臂132的顶端的保持辊133与工具保持件14的保持槽143卡合,并且工具保持件14的键槽144与夹持键136卡合。在该状态下,将工具保持件14保持在被朝向彼此的方向施力的一对保持臂132之间。并且,工具保持件14的键槽144与夹持键136卡合,因此工具保持件14的以轴线方向为中心的旋转被抑制。另外,如上述那样,在键槽144与夹持键136之间具有间隙g1,因此,通过在图4所示的状态下使主轴21旋转,能够可靠地形成工具保持件14的键槽144贴紧于夹持键136的侧面的状态。
接着,说明将被夹持件13保持的工具保持件14安装于主轴21的情况下的键与键槽之间的嵌合。
如图5所示,在将被夹持件13保持的工具保持件14安装于主轴21的状态下,主轴21的主轴键212以及夹持件13的夹持键136分别与工具保持件14的键槽144嵌合。
具体而言,如图6A所示,设于主轴21的一对主轴键212分别与设于工具保持件14的一对键槽144嵌合。在主轴21和工具保持件14处于图6A所示那样的位置关系的情况下,在主轴键212的单侧的侧面与工具保持件14的键槽144之间分别形成有间隙g2。
另外,如图6B所示,设于夹持件13的夹持键136与设于工具保持件14的一键槽144嵌合。在夹持件13和工具保持件14处于图6B所示那样的位置关系的情况下,在夹持键136的单侧的侧面与工具保持件14的键槽144之间分别形成有间隙g1。
在将工具保持件14安装于主轴21后,设于工具库11的夹持件13向远离工具保持件14的位置移动。因此,即使每次更换工具保持件14时在夹持键136与工具保持件14之间产生的间隙g1都不同,也不会给定相位位置带来影响。但是,对于在工具保持件14与主轴21之间产生的间隙g2,如果每次更换工具保持件14时都不同,则会给定相位位置带来影响。因此,在本实施方式的机床1的情况下,如后述那样,在向主轴21安装工具保持件14时,通过使主轴21旋转而使主轴键212与工具保持件14的键槽144贴紧,从而将工具保持件14与主轴21之间的定相位位置始终控制为相同。
接着,对数控装置30的结构进行说明。
图7是表示数控装置30的电气结构的框图。
数控装置30是通过控制工具更换装置10和加工装置20来使机床1执行规定的切削加工的装置。数控装置30例如基于加工程序来作出动作指令,该动作指令包括针对各轴的移动指令、针对用于驱动各部的马达的旋转指令等,将该动作指令向工具更换装置10、加工装置20发送。由此,数控装置30控制被设于各装置的马达,来执行由机床1进行的切削加工。
如图7所示,数控装置30包括:处理器301、ROM302、RAM303、SRAM304、PMC305、I/O单元306、显示部307、显示控制部308、操作输入部309、输入控制部310、轴控制部311、伺服放大器312、主轴控制部315和主轴放大器316,所述各部直接或间接地借助总线319相互电连接。并且,数控装置30与伺服马达313、位置·速度检测器314、主轴马达317以及位置编码器318电连接。
处理器(CPU)301读出被存储于ROM302的系统程序,按照该系统程序控制整个数控装置30。处理器301在工具更换时被指示工具定相位指令的情况下执行后述的定相位的处理。
在RAM303暂时存储处理器301所使用的计算数据、显示数据、由操作者输入的各种数据。在本实施方式中,RAM303还作为用于存储施加于主轴21的负荷转矩的阈值(负荷转矩阈值Tth)的负荷阈值存储部、用于存储执行工具保持件14的定相位时的主轴21的旋转方向的相关信息的旋转方向存储部、以及用于存储工具保持件14的定相位结束时的主轴21的旋转位置的相关信息(主轴相位位置θ)的旋转位置存储部发挥作用。
SRAM304构成为即使数控装置30的电源关闭也保持存储内容的非易失性存储器。
PMC(可编程机器控制器)305按照内置于数控装置30的顺序程序所规定的顺序、加工条件等来控制工具更换装置10和加工装置20。PMC305将由顺序程序转换而成的各种信号经由I/O单元306向外部的工具更换装置10和加工装置20输出。并且,PMC305获取操作者自操作输入部309输入的信号,对该信号实施规定的信号处理之后,将其向处理器301交接。
显示部307是能够显示各种数据、设定内容、操作的状态等的显示装置。显示控制部308用于控制显示部307的显示内容。操作输入部309是能够供操作者输入各种设定数据、数值数据、动作指示等的装置。操作输入部309例如包括键盘、鼠标、触摸面板等(未图示)。输入控制部310获取自操作输入部309输入的数据、指示等并将其存储于ROM302、RAM303等。
轴控制部311用于控制主轴箱22的上下方向(Z方向)的移动。轴控制部311接收来自处理器301的移动指令量,并向伺服放大器312输出转矩指令值。伺服放大器312按照由轴控制部311输出的转矩指令值向伺服马达(Z轴马达)313供给驱动电流。位置·速度检测器314用于检测伺服马达313的位置、速度,并向轴控制部311输出位置·速度反馈信号。轴控制部311基于由位置·速度检测器314输出的位置·速度反馈信号来进行伺服马达313的位置、速度的反馈控制。
主轴控制部315用于控制主轴21的旋转。主轴控制部315接收来自处理器301的主轴旋转指令,并向主轴放大器316输出主轴速度信号。主轴放大器316以主轴速度信号所指示的转速驱动主轴马达317。位置编码器318将与主轴马达317的旋转同步的反馈脉冲向主轴控制部315输出。主轴控制部315基于由位置编码器318输出的反馈脉冲来进行主轴马达317的速度的反馈控制。并且,在主轴控制部315的处理器(未图示)装入有干扰(推测)观测器。在主轴控制部315中,利用该干扰观测器求出主轴21的负荷转矩。另外,主轴控制部315监视着向主轴马达317供给的电流值,因此也可以根据该电流值算出负荷转矩。这样一来,对于本实施方式的数控装置30,不需要将用于测量主轴21的负荷转矩的传感器等设于主轴21、主轴马达317或者这两者,因此也能够容易地应用于现有的机床。
另外,在图7中,仅图示了用于使主轴箱22沿着上下方向移动的马达及其控制系统和用于使主轴21旋转的马达及其控制系统,而省略了X轴马达、Y轴马达、工具库用马达及其控制系统的图示。
接着,对利用本实施方式的数控装置30执行的工具更换处理进行说明。
图8是表示利用数控装置30执行的工具更换处理的步骤的流程图。图8所示的工具更换处理是通过使处理器301基于系统程序而对被存储于ROM302的加工程序进行解析来执行的。另外,对于以下要说明的由处理器301进行的控制,也可以在PMC305(参照图7)中执行一部分或者全部。
图9A~图9C是表示使主轴21自定相位旋转位置旋转时的键与键槽之间的位置关系的示意图。图9A和图9B表示主轴键212与工具保持件14的键槽144之间的位置关系。图9C表示夹持键136与工具保持件14的键槽144之间的位置关系。图10是表示主轴21的旋转位置与施加于主轴21的负荷转矩之间的关系的概念图。
在图8所示的步骤S101中,处理器301判断是否被指示了工具定相位指令。在步骤S101中,在由处理器301判断为被指示了工具定相位指令的情况下,处理向步骤S102转移。另一方面,在步骤S101中,在由处理器301判断为未被指示工具定相位指令的情况下,处理向步骤S110转移。
在步骤S110(步骤S101:否)中,处理器301控制工具库11、主轴箱22等,以执行通常的工具更换。在通常的工具更换中,在不进行工具保持件14的定相位的情况下向主轴21安装工具保持件14。在步骤S110的处理结束后,本流程图的处理结束。
在步骤S102(步骤S101:是)中,处理器301控制工具库11、主轴箱22等,以执行当前安装着的工具保持件(以下,也称作“工具保持件A”)14的拆卸。另外,在上次的工具更换中进行了工具保持件14的定相位的情况下,在步骤S102中,如后述那样,进行校正主轴21的旋转位置的处理。
在步骤S103中,处理器301控制工具库11,以便分度出被指定的工具保持件(以下,也称作“工具保持件B”)14,并使该工具保持件14移动至更换位置。
在步骤S104中,处理器301控制主轴箱22,以将移动至更换位置的工具保持件14插入主轴21直到定相位旋转位置为止。在本实施方式的机床1中,如图1所示,通过使主轴箱22相对于被夹持件13(工具库11)保持的工具保持件14向下方(-Z方向)移动,从而将工具保持件14插入主轴21。另外,也可以是这样的形态:通过使工具保持件14相对于主轴21向上方移动,从而将工具保持件14插入主轴21。
另外,定相位旋转位置是指主轴键212与工具保持件14的键槽144嵌合且主轴21的锥形孔213与工具保持件14的锥柄141不接触的位置。之前说明的图5示出了工具保持件14完全安装于主轴21的状态。在该安装状态下,如果将主轴21的端面21a的铅垂方向(Z方向)上的位置设为Z0,则例如距Z0的位置1.0mm(+Z方向)的位置为定相位旋转位置。这样一来,如果将主轴21与工具保持件14不接触的位置设为定相位旋转位置,则在主轴21的锥形孔213与工具保持件14的锥柄141之间不会产生摩擦阻力,因此能够更准确地测量施加于主轴21的负荷转矩。
另外,定相位旋转位置并不局限于该例,例如,也可以是主轴21的锥形孔213与工具保持件14的锥柄141稍微接触的位置。即,只要能够使主轴21旋转而使主轴键212与工具保持件14的键槽144贴紧,也可以是,在定相位旋转位置,主轴21的锥形孔213与工具保持件14的锥柄141接触。
在步骤S105中,处理器301自RAM303获取执行定相位时的主轴21的旋转方向的相关信息。之后,处理器301控制主轴马达317(参照图7),以使主轴21向预先设定好的旋转方向旋转。
在此,参照图9A~图9C说明使处于定相位旋转位置的主轴21旋转时的键与键槽之间的位置关系。
如图9A所示,在处于定相位旋转位置的情况下,在使主轴21旋转之前的主轴键212与工具保持件14的键槽144之间具有间隙,主轴键212与工具保持件14的键槽144不接触。另外,在图9A中示出了这样的例子:在处于定相位旋转位置的情况下,主轴键212位于键槽144的中央,但实际上不一定始终为这样的位置关系,也存在主轴键212与键槽144接触的情况。
接着,如果使主轴21自图9A所示的定相位旋转位置向顺时针方向(图中的箭头方向)旋转,则如图9B所示那样两个主轴键212这两者或者任一者的侧面与工具保持件14的键槽144贴紧(图中的a部分)。在图9B中示出了两个主轴键212这两者的侧面与工具保持件14的键槽144贴紧的状态。并且,如果使主轴21向顺时针方向旋转,则工具保持件14的键槽144会被主轴键212推压,因此工具保持件14也同样地向顺时针方向旋转。另外,也可以使主轴21向逆时针方向旋转。在该情况下,主轴键212的侧面同工具保持件14的键槽144的、与图9B中的侧相反的一侧贴紧。
如果工具保持件14向顺时针方向旋转,则如图9C所示那样夹持键136(夹持件13)的一侧面会与工具保持件14的键槽144贴紧(图中的b部分)。用于保持夹持键136的夹持件13固定于工具库11。因此,如果夹持键136的一侧面与工具保持件14的键槽144贴紧,则工具保持件14及主轴21的旋转会被阻止,施加于主轴21的负荷转矩逐渐增大。
返回到图8,对工具更换处理进行说明。在图8所示的步骤S106中,处理器301获取由主轴控制部315(参照图7)求出的主轴21的负荷转矩的值(以下,也称作“负荷转矩值T1”)。并且,处理器301自RAM303获取负荷转矩的阈值(以下,也称作“负荷转矩阈值Tth”)。之后,处理器301判断负荷转矩值T1是否超过了负荷转矩阈值Tth。其中,负荷转矩值T1实时变动。因此,处理器301例如每隔几ms获取一次负荷转矩值T1,并进行上述判断。
如图10所示,主轴21的负荷转矩与主轴21的旋转位置成比例地增加。但是,在夹持键136与工具保持件14的键槽144贴紧而主轴21的旋转被阻止时,之后的负荷转矩的增加减慢,之后成为大致恒定的负荷转矩值Tmax。因此,通过将略低于负荷转矩值Tmax的值设为负荷转矩阈值Tth,在负荷转矩值T1超过负荷转矩阈值Tth的时间点,能够视为主轴键212旋转至与工具保持件14的键槽144贴紧的位置。另外,在图10中,主轴旋转位置S表示视为主轴键212到达与工具保持件14的键槽144贴紧的位置的位置。
返回到图8,对工具更换处理进行说明。在图8所示的步骤S106中,在由处理器301判断为负荷转矩值T1未超过负荷转矩阈值Tth的情况下,处理向步骤S106转移。另一方面,在由处理器301判断为负荷转矩值T1超过了负荷转矩阈值Tth的情况下,处理向步骤S107转移。
在步骤S107(步骤S106:是)中,处理器301控制主轴马达317,以使主轴21的旋转停止。在步骤S107中,通过使主轴21的旋转停止,来使工具保持件14的定相位结束。
在步骤S108中,处理器301控制工具库11、主轴箱22等,以将工具保持件14完全安装于主轴21。
在步骤S109中,处理器301将工具保持件14的定相位结束时的主轴21的旋转位置的相关信息(主轴相位位置θ)存储于RAM303。在本实施方式中,主轴相位位置θ是从在步骤S105中使主轴21旋转起、到在步骤S107中使主轴21的旋转停止为止的主轴21的旋转角度。在后述的工具保持件14的拆卸处理中参考主轴相位位置θ。在步骤S109的处理结束后,本流程图的处理结束。
接着,对步骤S102中的校正主轴21的旋转位置的处理进行说明。
图11是表示在想要拆卸工具保持件14时对主轴21的旋转位置进行校正的处理的步骤的流程图。图11所示的处理被作为图8所示的流程图(主例程)中的步骤S102的子例程执行。
在图11所示的步骤S201中,处理器301自RAM303获取执行定相位时的主轴21的旋转方向的相关信息。
在步骤S202中,处理器301自RAM303获取主轴相位位置θ作为工具保持件14的定相位结束时的主轴21的旋转位置的相关信息。
在步骤S203中,处理器301算出主轴相位位置θ的一半值(θ/2)。之后,处理器301控制主轴马达317,以使主轴21向与执行定相位时的旋转方向相反的方向旋转与一半值相应的量。
在步骤S04中,处理器301控制工具库11、主轴箱22等,以执行当前安装着的工具保持件14的拆卸。在步骤S204的处理结束后,再次返回到图8所示的主例程。
采用以上说明的本实施方式的机床1,取得例如以下这样的效果。
在机床1的情况下,在向主轴21安装工具保持件14时,将工具保持件14插入主轴21直到定相位旋转位置为止,在这样的状态下使主轴21旋转,从而使主轴键212与工具保持件14的键槽144贴紧,来进行工具保持件14相对于主轴21的定相位。由此,更换后的工具保持件14与主轴21的旋转方向之间的定相位位置始终相同,因此,在以保持将主轴21固定的状态使主轴箱22移动的加工中,能够使工件和工具以更高的精度对位。并且,在机床1的情况下,不需要在主轴21、工具保持件14的键槽增设弹性体或者增设锥形面,因此能够抑制所述各部的刚性的降低。因而,采用本实施方式的机床1,不用对现有的机械设备施加变更就能够简单且可靠地进行定相位。
在机床1的情况下,在想要使主轴21旋转时,基于与主轴21的旋转方向相关的状态使主轴21旋转。由此,更换后的工具保持件14与主轴21的旋转方向之间的定相位能够始终在相同方向的位置进行,因此能够进一步提高定相位的精度。
在机床1的情况下,在使主轴21旋转后,基于施加于主轴21的负荷转矩值T1和负荷转矩阈值Tth判断是否结束工具保持件14的定相位。因此,在机床1的情况下,能够更准确且可靠地确定主轴键212与工具保持件14的键槽144已贴紧的情况。
在机床1的情况下,在想要更换工具保持件14时,使主轴21向与执行定相位时的旋转方向相反的方向旋转,来校正主轴21的旋转位置。由此,在拆卸工具保持件14时,不会在工具保持件14的键槽144与主轴键212及夹持键136接触的状态下拔出工具保持件14,因此能够抑制工具保持件14的键槽144的磨损。因此,能够长时间地进行更高精度的定相位。
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的实施方式,而能够像后述的变形方式那样进行各种变形、变更,这些也包含在本发明的技术范围内。并且,实施方式中记载的效果只不过是列举了由本发明产生的最佳的效果,并不限定于实施方式中记载的效果。另外,上述的实施方式及后述的变形方式也能够适当地组合使用,但详细的说明被省略。
(变形方式)
在实施方式中,说明了基于施加于主轴21的负荷转矩值T1和负荷转矩阈值Tth来判断是否结束工具保持件14的定相位的例子,但并不限定于此。也可以是,在使主轴21旋转后且主轴21旋转至规定的旋转位置的时间点结束工具保持件14的定相位,还可以是,在使主轴21旋转规定时间后结束工具保持件14的定相位。另外,也可以利用传感器等检测主轴键212与工具保持件14的键槽144已贴紧的情况。
在实施方式中,说明了使用主轴相位位置θ作为工具保持件14的定相位结束时的主轴21的旋转位置的相关信息的例子,但并不限定于此。也可以是,预先设定使主轴21向反方向旋转的角度来代替预先存储主轴相位位置θ,在想要拆卸工具保持件14时,使主轴21旋转与该角度相应的量。
Claims (4)
1.一种机床,其中,
该机床包括:
工具保持件,其具有工具和键槽;
主轴驱动部,其具有主轴和能够与所述工具保持件的所述键槽嵌合的主轴键,并且将所述工具保持件保持为装卸自如;
工具更换装置,其包括夹持件,该夹持件具有能够与所述工具保持件的所述键槽嵌合的夹持键,并且将所述工具保持件保持于相对于所述主轴的固定位置;以及
数控装置,其用于控制所述工具更换装置,以进行所述工具保持件相对于所述主轴的装卸,
在向所述主轴安装被所述夹持件保持的所述工具保持件时,在至少所述工具保持件的所述键槽被所述主轴键插入的状态下,所述数控装置控制所述主轴驱动部,以使所述主轴旋转而使所述主轴键与所述工具保持件的所述键槽贴紧,从而进行所述工具保持件相对于所述主轴的定相位。
2.根据权利要求1所述的机床,其中,
该机床包括负荷阈值存储部,该负荷阈值存储部用于存储施加于所述主轴的负荷的阈值,
在进行所述工具保持件的定相位时,所述数控装置基于施加于主轴的负荷和存储于所述负荷阈值存储部的所述负荷的阈值来判断是否结束所述工具保持件的定相位。
3.根据权利要求1或2所述的机床,其中,
该机床包括旋转方向存储部,该旋转方向存储部用于存储执行所述工具保持件的定相位时的所述主轴的旋转方向的相关信息,
在进行所述工具保持件的定相位时,所述数控装置基于存储于所述旋转方向存储部的所述主轴的旋转方向的相关信息来使所述主轴旋转。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的机床,其中,
该机床包括旋转位置存储部,该旋转位置存储部用于存储所述工具保持件的定相位结束时的所述主轴的绕轴线旋转的旋转位置的相关信息,
在所述工具保持件的定相位结束后,所述数控装置基于存储于所述旋转位置存储部的所述旋转位置的相关信息来校正所述主轴的旋转位置。
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