CN113557104A - 机床的切屑处理装置以及切屑处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机床的切屑处理装置，其具备对清洗喷嘴进行控制的清洗喷嘴控制部(30)，该清洗喷嘴向机械加工时飞散的切屑喷射清洗流体而将所述切屑引导至切屑回收部，所述清洗喷嘴控制部(30)具备：位置推定部(31)，通过对被加工物的加工条件进行解析来推定产生的切屑的堆积位置；以及喷嘴姿势调整部(34)，朝向由所述位置推定部(31)推定出的堆积位置而对所述清洗喷嘴的姿势进行调整。

Description

机床的切屑处理装置以及切屑处理方法

技术领域

本发明涉及具备清洗喷嘴控制部的机床的切屑处理装置以及切屑处理方法，该清洗喷嘴控制部控制清洗喷嘴，该清洗喷嘴向机械加工时飞散的切屑喷射清洗流体而将切屑引导至切屑回收部。

背景技术

在专利文献1中公开了一种机床，该机床具备向利用刀具进行的被加工物的加工部位供给冷却液的喷嘴，对被加工物以及刀具进行冷却，并且将通过加工而产生的切屑去除。

并且，在专利文献2中公开了一种切屑处理装置，该切屑处理装置将切屑与冷却液一起回收到设置在加工部位的下方的冷却液箱，并通过配设在冷却液箱的底部的切屑输送机向设备外送出。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2010-520071号公报

专利文献2：日本特开2002-96237号公报

发明的内容

发明要解决的技术课题

在专利文献1所公开的机床中，设置具有能够相对于刀架的刀具支架安装部回转的喷嘴的冷却液排出机构，使喷嘴朝向机内的切屑的堆积部位适当回转，排出冷却液，由此能够清扫向托盘、工作台飞散的切屑。

但是，通过目视确认了向托盘、工作台飞散的切屑的堆积状态的作业人员需要通过对操作盘进行操作来调整喷嘴的姿势，成为花费劳力和时间的非高效的作业。

鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种能够自动调整喷嘴的姿势以使清洗流体朝向切屑的堆积部位排出的机床的切屑处理装置以及切屑处理方法。

用于解决技术课题的手段

为了实现该目的，本发明的机床的切屑处理装置具备清洗喷嘴控制部，该清洗喷嘴控制部对清洗喷嘴进行控制，该清洗喷嘴向机械加工时飞散的切屑喷射清洗流体而将所述切屑引导至切屑回收部，所述切屑处理装置的特征在于，所述清洗喷嘴控制部具备：位置推定部，其通过对被加工物的加工条件进行解析，推定所产生的切屑的堆积位置；以及喷嘴姿势调整部，其朝向由所述位置推定部推定出的堆积位置而对所述清洗喷嘴的姿势进行调整。

另外，本发明的机床的切屑处理方法具备清洗喷嘴控制步骤，该清洗喷嘴控制步骤对清洗喷嘴进行控制，该清洗喷嘴向机械加工时飞散的切屑喷射清洗流体而将所述切屑引导至切屑回收部，所述机床的切屑处理方法的特征在于，所述清洗喷嘴控制步骤具备：位置推定步骤，通过对被加工物的加工条件进行解析，推定所产生的切屑的堆积位置；以及喷嘴姿势调整步骤，朝向通过所述位置推定步骤推定出的堆积位置而对所述清洗喷嘴的姿势进行调整。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够自动调整喷嘴的姿势以使清洗流体朝向切屑的堆积部位排出的机床的切屑处理装置以及切屑处理方法。

虽然将本发明的新的特征记述在所附的权利要求书中，但本发明关于结构以及内容这两者，通过与本发明的其他目的以及特征一并、对照附图的以下的详细的说明，能够进一步被理解。

附图说明

图1是组装有切屑处理装置的机床的说明图，其中(a)是表示从侧面观察的机床的基本结构的说明图，(b)是表示从正面观察的机床的基本结构的说明图。

图2是切屑处理装置的主要部分的说明图。

图3是构成机床的控制系统的功能块的说明图。

图4是表示由机床执行的机械加工处理的步骤的流程图。

图5是表示通过组装于机床的切屑处理装置执行的切屑处理的步骤的流程图。

图6示出机器学习装置的一例，是神经网络的说明图。

图7中(a)是位置推定部所具备的一次学习完成的机器学习装置的说明图，(b)是位置推定部所具备的二次学习完成的机器学习装置的说明图。

具体实施方式

(机床的切屑处理装置的基本实施方式)

本发明的机床的切屑处理装置具备清洗喷嘴控制部，该清洗喷嘴控制部对清洗喷嘴进行控制，该清洗喷嘴向机械加工时飞散的切屑喷射清洗流体而将切屑引导至切屑回收部，清洗喷嘴控制部具备：位置推定部，其通过对被加工物的加工条件进行解析，推定所产生的切屑的堆积位置；以及喷嘴姿势调整部，其朝向由位置推定部推定出的堆积位置对清洗喷嘴的姿势进行调整。

即，通过位置推定部解析被加工物的加工条件，推定通过加工而产生的切屑的堆积位置，通过喷嘴姿势调整部以向该切屑的堆积位置喷射清洗流体的方式调整清洗喷嘴的姿势。

作为一个方式，优选的是，位置推定部具备：FEM解析部，其基于在机械加工中使用的NC程序所包含的加工参数来执行FEM解析，并计算出产生的切屑的飞散轨迹；以及位置计算部，其基于由FEM解析部计算出的切屑的飞散轨迹和机内形状来计算切屑的堆积位置。

即，为了分析被加工物的加工条件而在位置推定部设置FEM解析部，通过FEM解析部执行基于NC程序所包含的加工参数的FEM解析，计算出通过加工而产生的切屑的飞散轨迹。并且，通过设置于位置推定部的位置计算部，基于该切屑的飞散轨迹和预先设定的机内形状来计算切屑的堆积位置。

作为其他方式，优选的是，位置推定部具备机器学习装置，该机器学习装置若输入用于机械加工的NC程序中所包含的加工参数和机内形状，则输出切屑的堆积位置。

即，若在机器学习装置中输入加工参数和机内形状，则输出与加工参数和机内形状对应的切屑的堆积位置。

具体而言，机械学习装置优选为，将加工参数和机内形状设为输入数据、将基于通过基于加工参数的FEM解析得到的切屑的飞散轨迹和机内形状计算出的切屑的堆积位置设为示教数据、预先进行一次学习的一次学习完成装置，在不需要基于实际设备中的堆积位置的事先验证的示教数据而能够迅速地进行一次学习这一点上是优异的。

机器学习装置进一步优选为，将由加工前后的机内拍摄图像得到的切屑的堆积位置作为示教数据、一次学习完成装置进行了二次学习的二次学习完成装置，通过积累使用了基于实际设备中的堆积位置的验证的示教数据的学习，能够实现精度更高的机器学习装置。

优选构成为，具备使刀具与被加工物相对移动的机械加工控制部，与由机械加工控制部进行的NC程序的执行并行地执行基于位置推定部的堆积位置的推定处理，喷嘴姿势调整部朝向堆积位置调整清洗喷嘴的姿势。

这样，若按照作为单位机械加工工序的集合体的NC程序的执行顺序并行地执行机械加工处理和使用清洗喷嘴的清洗工序，则将与在执行NC程序前将NC程序所包含的全部的单位机械加工工序对应的切屑的堆积位置的推定处理、和将基于推定结果的清洗喷嘴的姿势调整所需要的大量的运算数据存储于存储部的情况相比，不仅能够有效地使用存储部，还能够缩短因事先的堆积位置的推定处理而产生的开始机械加工为止的等待时间。

[机床的切屑处理方法的基本实施方式]

本发明的机床的切屑处理方法具备清洗喷嘴控制步骤，该清洗喷嘴控制步骤对清洗喷嘴进行控制，该清洗喷嘴向机械加工时飞散的切屑喷射清洗流体而将所述切屑引导至切屑回收部，所述机床的切屑处理方法的特征在于，所述清洗喷嘴控制步骤具备：位置推定步骤，通过对被加工物的加工条件进行解析，推定所产生的切屑的堆积位置；以及喷嘴姿势调整步骤，朝向通过所述位置推定步骤推定出的堆积位置而对所述清洗喷嘴的姿势进行调整。

位置推定步骤具备：FEM解析步骤，基于用于机械加工的NC程序中所包含的加工参数执行FEM解析，计算产生的切屑的飞散轨迹；以及位置计算步骤，基于通过FEM解析步骤计算出的切屑的飞散轨迹和机内形状，计算切屑的堆积位置。

位置推定步骤是将用于机械加工的NC程序中所包含的加工参数和机内形状输入到机器学习装置，并输出切屑的堆积位置的步骤。

机械学习装置优选的是，将通过基于NC程序所包含的加工参数的FEM解析而得到的切屑的飞散轨迹和机内形状作为输入数据，将基于飞散轨迹和机内形状计算出的切屑的堆积位置作为示教数据，预先进行了一次学习的一次学习完成装置。

并且，机器学习装置优选的是，将从加工前后的机内拍摄图像得到的切屑的堆积位置作为示教数据，一次学习完成装置进行了二次学习的二次学习完成装置。

[机床的切屑处理装置的详细的实施方式]

在图1的(a)、(b)中示出了具备组装有本发明的切屑处理装置的机床100、以及基于预先设定的NC程序来控制机床100的控制系统200的机床300。

机床100是具备床身1、沿床身1上的引导面向Y轴方向移动的溜板座2、沿溜板座2的引导面向X轴方向移动的工作台3、垂设于床身1的立柱4、以及沿着立柱4的引导面向Z轴方向移动的主轴头5的立式加工中心，虽然在图中没有示出，但周围由具备能够开闭的门体的罩覆盖，在罩的外侧设置有构成控制系统200的操作盘。

当伺服马达MY被驱动时，溜板座2在床身1上沿着Y轴方向的直动驱动轴移动，当伺服马达MX被驱动时，工作台3在滑鞍2上沿着X轴方向的直动驱动轴移动，当伺服马达MZ被驱动时，主轴头5在柱4上沿着Z轴方向的直动驱动轴移动。

利用设置于主轴头5的刀具保持件6保持刀具7，若驱动伺服马达MS1则刀具7绕垂直轴心旋转。工作台3形成为一对铅垂壁3W相对配置的主视“コ”字形，在铅垂壁3W分别设置有保持作为被加工物的工件10的工件保持件3H，当驱动伺服马达MS2时，保持于工件保持件3H的工件10绕沿着X轴的水平轴心旋转。即，工作台3成为工件保持部。例如在以工件10的侧面加工、槽加工等为目的的情况下，作为刀具7，使用在外周面和端面具备切削刃的立铣刀。

通过基于预先设定的NC程序经由伺服控制部驱动上述的各伺服马达，从而使工件10与刀具7相对移动而将工件10机械加工成期望的形状。

在溜板座2的下方设置有对供给至冷却、清洗的流体即冷却液进行回收的冷却液箱8，构成为随着机械加工而产生的切屑与冷却液一起被回收至冷却液箱8。在冷却液箱8的底部配设有切屑输送机9，回收到冷却液箱8的切屑被切屑输送机9向设备外送出而回收到回收容器。

在该机床100中设置有切屑处理装置50，其在通过刀具7对工件10进行机械加工时产生，向切屑12的堆积位置喷射作为清洗用流体的冷却液，以免飞散到机内的切屑12堆积在工件10、工作台3、溜板座2等上，从而将切屑12与冷却液一起引导至冷却液箱8。这是因为，由于因切削时产生的热而成为高温的切屑，工件10、工作台3、溜板座2等产生热位移，加工精度有可能降低，并且，将大量堆积的切屑在之后清扫除去是非常困难的。

如图2所示，切屑处理装置50具备清洗喷嘴机构51和控制清洗喷嘴机构51的清洗喷嘴控制部30。

清洗喷嘴机构51具备：环状体52，其经由轴承以能够回转的方式安装于一方的工件支架3H的外周；以及清洗喷嘴53，其安装于环状体52。清洗喷嘴53以朝向另一方的铅垂壁3W突出的方式安装于环状体52的侧面，通过清洗喷嘴53所具备的马达M2，清洗喷嘴53的前端构成为能够绕与工件10的旋转轴心P1正交的轴心P2转动。

另外，环状体52构成为能够经由安装于铅垂壁3W的马达M1以及驱动传递用的齿轮机构绕与工件10的旋转轴心P1同轴心旋转。通过马达M1调节环状体52的旋转角度，通过马达M2调节清洗喷嘴53的倾斜角度，由此能够从清洗喷嘴53向任意方向喷射冷却液。另外，在环状体52形成有将冷却液引导至清洗喷嘴53的流体流路，例如构成为回收至冷却液罐8的冷却液经由除尘过滤器及流体输送管循环供给至流体流路。

清洗喷嘴控制部30具备：位置推定部31，其推定因机械加工而产生的切屑的堆积位置；以及喷嘴姿势调整部34，其为了朝向由位置推定部31推定出的堆积位置而对清洗喷嘴53的姿势进行调整而对马达M1、M2进行旋转控制。在马达M1、M2设置有检测驱动轴的旋转位置的编码器，喷嘴姿势调整部34基于各编码器的输出，以环状体52的旋转位置以及清洗喷嘴53的倾斜角度成为目标的旋转位置以及倾斜角度的方式进行控制。

如图3所示，控制系统200具备系统控制部20、作为控制上述各伺服马达的机械加工控制部的一例的伺服控制部40、控制上述的清洗喷嘴机构51的清洗喷嘴控制部30。各控制部20、30、40分别构成为具备：主板，其具备CPU、ROM、RAM；I/O板，其在主板与机床100或操作员之间交换各种控制数据；以及通信板等硬件，其在各主板之间进行必要的信息的交换。

在系统控制部20的ROM中存储有系统控制程序、NC程序、刀具参数、机内形状数据等各种程序和数据，在伺服控制部40的ROM中存储有控制各种伺服马达的伺服控制程序，在清洗喷嘴控制部30的ROM中存储有清洗喷嘴控制程序。

在伺服控制部40中，通过CPU执行伺服控制程序，实现定位控制部41及速度控制部42的各功能块，在清洗喷嘴控制部30中，CPU执行清洗喷嘴控制程序，由此实现位置推定部31及喷嘴姿势调整部34的各功能块。

并且，位置推定部31基于用于机械加工的NC程序中所包含的加工参数来执行FEM解析，并将计算产生的切屑的飞散轨迹的FEM解析部32、基于由FEM解析部32计算出的切屑的飞散轨迹和机内形状来计算机内的切屑的堆积位置的位置计算部33的各功能块具体化。

若操作面板所具备的起动开关被操作人员操作，则系统控制部20读出NC程序并向伺服控制部40发送所需的控制指令。当从系统控制部20接收到控制指令时，伺服控制部40经由定位控制部41及速度控制部42，以使刀具与工件以规定速度移动至规定的相对位置的方式控制各伺服马达。控制指令的形态没有特别限定，例如也可以是能够确定伺服控制所需的进给量、进给速度等的脉冲列信号。控制指令中包含上述的刀具与工件的位置、主轴的转速、进给速度等。

另外，系统控制部20与由伺服控制部40进行的NC程序的执行并行地，向清洗喷嘴控制部30所具备的位置推定部31发送基于NC程序的加工条件、刀具参数、机内形状数据。位置推定部31所具备的FEM解析部32基于NC程序中所包含的工件10的加工条件以及刀具参数对工件10的加工状态进行FEM解析，由此计算出通过加工而产生的切屑的飞散轨迹，位置计算部33基于由FEM解析部32计算出的切屑的飞散轨迹和机内形状来计算切屑的堆积位置。

然后，喷嘴姿势调整部34控制马达M1、M2来调整清洗喷嘴53的姿势，以使冷却液喷射到由位置计算部33计算出的切屑的堆积位置。

即，机床的切屑处理装置具备伺服控制部40，其通过基于NC程序使经由刀具保持架6保持有刀具7的主轴头5和经由工件保持架3H保持有工件10的工件保持部(工作台3)相对移动，从而将工件加工成期望形状，与伺服控制部40执行NC程序并行地执行基于位置推定部31的堆积位置的推定处理，喷嘴姿势调整部34朝向堆积位置调整清洗喷嘴53的姿势。

[机床的切屑处理方法的详细的实施方式]

图4中示出由系统控制部20和伺服控制部40执行的机械加工处理的步骤。

当启动开关被操作时(SA1)，系统控制部20启动切屑输送机9(SA2)，读取存储部中存储的NC程序(SA3)，解析编入NC程序的加工指令，向伺服控制部40发送控制指令(SA4)。

接收到控制指令的伺服控制部40控制相关的伺服马达的进给速度及进给量，并以使刀具7与工件10位于规定的相对位置的方式进行控制，并且经由Z轴旋转马达MS1以规定的旋转速度驱动安装有刀具7的主轴，并且经由X轴旋转马达MS2以规定的旋转速度驱动工件10(SA5)。

反复执行步骤SA3至步骤SA5的处理，直到NC程序中所包含的全部指令的执行结束，由此将工件10加工成期望的形状(SA6、N)，若全部指令的执行结束(SA6、Y)，则停止切屑输送机9而结束机械加工。

图5表示由系统控制部20及清洗喷嘴控制部30执行的清洗喷嘴控制处理的步骤。

在初期，从系统控制部20向位置计算部33发送机内形状数据，并存储于清洗喷嘴控制部30所具备的存储部(SB1)。

接着，系统控制部20读取存储于存储部的NC程序(SB2)，对组装于NC程序的加工指令进行解析，向FEM解析部32发送解析指令及刀具参数(SB3)。若FEM解析部32接收到解析指令以及刀具参数(SB4)，则执行规定的FEM解析程序，计算伴随加工而产生的切屑的飞散轨迹(SB5)。

位置计算部33基于由FEM解析部32计算出的切屑的飞散轨迹和机内形状数据，计算切屑的堆积位置(SB6)。喷嘴姿势调整部34以向由位置计算部33计算出的切屑的堆积位置喷射冷却液的方式控制马达M1、M2来调整清洗喷嘴53的姿势(SB7)，打开设置于冷却液供给路径的阀，使冷却液从清洗喷嘴53喷射，直至加工指令的执行结束为止(SB8)。当加工指令的执行结束时(SB9，Y)，关闭设置于冷却液供给路的阀而停止冷却液的供给(SB10)。

通过反复执行从步骤SB2至步骤SB10的处理，直至NC程序中所包含的全部指令的执行结束，由此在工件10被加工成期望的形状之前的期间产生的切屑不会堆积于工作台3、溜板座2而被回收至冷却液罐8。当全部指令的执行结束时(SB11，Y)，清洗喷嘴的控制处理结束。

即，通过对作为被加工物的工件的加工条件进行解析来推定产生的切屑的堆积位置的位置推定步骤(SB5、BB6)、和朝向通过位置推定步骤推定出的堆积位置调整清洗喷嘴的姿势的喷嘴姿势调整步骤(SB7)构成清洗喷嘴控制步骤。

另外，由FEM解析步骤(SB5)和位置计算步骤(SB6)构成位置推定步骤，该FEM解析步骤基于用于机械加工的NC程序中所包含的加工参数来执行FEM解析，并计算出产生的切屑的飞散轨迹，该位置计算步骤(SB6)基于通过FEM解析步骤计算出的切屑的飞散轨迹和机内形状来计算切屑的堆积位置。

[FEM分析的细节]

FEM解析部32例如是使用作为切屑生成模拟专用的软件的AvantEdge(注册商标)，计算因切削等产生的切屑的产生以及飞散方向等的运算处理部，将包含被加工物、刀具的形状、材料特性、切削条件等的解析指令以及刀具参数作为输入，通过使用有限元法(Finite Element Method)的数值运算处理，进行弹塑性变形以及热传导的解析，输出切削阻力、切屑形状、温度、应力分布、飞散方向以及飞散速度等。另外，切屑生成模拟用的软件不限于AvantEdge(注册商标)，也可以使用其他软件。

在有限元法中，将构造分割为由3个节点构成的三角形要素，作用于节点的外力{f}与节点的位移{V}的关系通过刚性矩阵〔K〕，以通过式{f}＝〔K〕{V}决定为基础，执行从弹性变形到塑性变形的解析。基于刀具参数、解析指令等加工参数来设定外力{f}、刚性矩阵〔K〕等。

作为刀具参数，包含刀具钢或超硬合金等刀具材料、钻头或铣刀或立铣刀等刀具种类，若是钻头，则包含前端角，若是铣刀，则包含刃数或切入角，若是立铣刀，则包含刃数或底刃形状或螺旋角等刀具特性，包含不锈钢或铝等被加工物(工件)的材料特性。刀具参数预先存储于系统控制部20所具备的存储部，基于由NC程序规定的刀具确定信息等，提取解析所需的刀具参数并提供给FEM解析部32。

作为解析指令，包含针对工件的加工路线、刀具的转速、每1刃的进给速度、切入深度等，这些值由NC程序掌握。进而，根据需要驱动主轴的马达的驱动电力等作为刀具负荷从伺服控制部40经由系统控制部20供给至FEM解析部32。即，通过刀具负载、刀具参数及解析指令中的任一个或组合来构成FEM解析所需的加工参数。

在与由伺服控制部40执行的NC程序的执行并行地执行基于位置推定部31的堆积位置的推定处理时，如果充分地确保了基于FEM解析部32的运算处理能力，则能够实时地使基于伺服控制部40的NC程序的执行和基于位置推定部31的堆积位置的推定处理同步地执行。

但是，在由FEM解析部32进行的运算处理能力产生不足的情况下，也可以构成为，在由位置推定部31进行的堆积位置的推定处理的执行和由伺服控制部40进行的NC程序的执行中设置时间差，在使由位置推定部31进行的堆积位置的推定处理先行的基础上并行地进行基于伺服控制部40的NC程序的执行。

即，由于NC程序由多个机械加工工艺的集合体构成，因此如果针对各机械加工工艺在伺服控制部40的执行时期之前执行基于位置推定部31的堆积位置的推定处理，则能够在伺服控制部40的执行时期实时地向切屑的堆积位置喷射冷却液。

另外，除了使由伺服控制部40进行的NC程序的执行和由位置推定部31进行的堆积位置的推定处理并行进行以外，还能够构成为在使由位置推定部31进行的堆积位置的推定处理全部结束之后执行基于伺服控制部40的NC程序。

[位置推定处理的第一方式]

位置计算部33能够构成为根据通过上述的数值运算处理得到的切屑的飞散方向和飞散速度计算出的切屑的飞散轨迹、和表示工件10、溜板座2、工作台3等的三维形状的机内形状数据，计算随着机械加工而按时间序列变化的切屑的落下位置和落下量。

[位置推定处理的另一方式]

在上述的例子中，说明了位置推定部31由FEM解析部32和位置计算部33构成的方式，但也可以构成为，在位置推定部不具备FEM解析部32和位置计算部33，而具备当输入上述的加工参数和机内形状时至少输出包含切屑的堆积位置的切屑堆积信息的机器学习装置。作为切屑堆积信息，优选还包括堆积量、堆积时间。

在图6中示出适合作为这样的机器学习装置的神经网络。

由输入层、中间层和输出层这3层构成，构成输入层的各节点和构成中间层的各节点以规定的耦合系数Wi、n(n为输入层的节点数和中间层的节点数的积)耦合，构成中间层的各节点和构成输出层的各节点以规定的耦合系数Wo、m(m为中间层的节点数和输出层的节点数的积)耦合。

作为运算处理的单位的存储部的一个区划与各节点对应。例如，如果运算处理的单位是16比特，则各节点的值由16比特数据表现。

输入至输入层的各节点的值基于耦合系数Wi、n、激活函数进行加权相加而输入至中间层的各节点，进而输入至中间层的各节点的值基于耦合系数Wi、m、激活函数进行加权相加而输入至输出层的各节点。即，当对构成输入层的各节点输入加工参数和机内形状时，从输出层输出机内的切屑的堆积位置、堆积量、堆积时刻。作为激活函数，使用阶跃函数、sigmoid函数等。

作为加工参数，输入上述的刀具材料、刀具种类、刀具特性、被加工物的材料、加工路径、刀具的转速、每1刀的进给速度、切入深度等加工参数和机内形状。

例如，关于刀具材料、刀具种类、刀具特性、被加工物的材料，构成为对输入层的各节点分配各自的选项，向所选择的节点输入1，对非选择的节点输入零。

另外，关于刀具的转速、每1刃的进给速度、切入深度等量的特性，预先将多个数值范围分配给输入层的各节点，向相应的节点输入1，对不符合的节点输入零。

而且，关于机内形状，构成为在俯视时将机内分割成多个方形区域，将各分割区域分配给节点，向相应的节点输入在零到1的范围内标准化后的方形区域的高度。

输出层在每个上述方形区域具备表示切屑的堆积量的节点和表示堆积时刻的节点。在表示切屑的堆积量的节点中，在零到1的范围内输出堆积量，在表示堆积时刻的节点中，输出在从加工开始到结束为止所需要的时间内被标准化的从零到1的范围所示的经过时间。若向表示堆积量的节点输出零，则能够判别为在由该节点确定的方形区域中不堆积切屑，若输出零以外的值，则能够判别为越接近1则越堆积大量的切屑。

这样的神经网络按照耦合系数Wi、n以及Wo、m成为最佳值的方式预先基于示教数据进行学习。

具体地进行说明。预先使用FEM解析装置对每个标准的单位机械加工工艺准备对加工参数以及机内形状进行FEM解析而得到的每个方形区域的切屑的堆积量以及堆积时刻作为示教数据。

之后，反复进行调整耦合系数Wi、n以及Wo、m的操作，以使得在对输入层输入了与每个标准的单位机械加工工序对应的加工参数以及机内形状时从输出层输出的数据与上述的示教数据的差分值为最小。作为这样的学习算法，优选使用误差传播法。

即，如图7(a)所示，机器学习装置由将加工参数和机内形状设为输入数据，将基于通过基于加工参数的FEM解析而得到的切屑的飞散轨迹和机内形状而计算出的切屑的堆积位置作为示教数据，预先进行一次学习而得到的一次学习完成装置构成。

[位置推定处理的又一方式]

对于图6所示的神经网络，对将使用FEM解析装置得到的解析结果用于示教数据而学习的一次学习完成装置用作机器学习装置的情况进行了说明，但如图7(b)所示，更优选由将从加工前后的机内拍摄图像得到的切屑的堆积位置作为示教数据，一次学习完成装置进行了二次学习后的二次学习完成装置构成。

在实际的机床中，通过对表示在执行规定了由规定的加工参数确定的单位机械加工工序的NC程序时产生的切屑的堆积状态的机内状态的俯视下的拍摄图像和切屑飞散之前的机内的拍摄图像进行图像处理来进行比较，生成表示在俯视时分割成多个方形区域的机内的哪个方形区域堆积了何种程度的切屑的示教数据，将该示教数据应用于一次学习完成装置并进行二次学习，由此能够调整为更适当的耦合系数Wi、n以及Wo、m。

另外，上述神经网络是例示，能够适当设定输入层、中间层、构成输出层的节点的数量、输入到输入层的输入数据的种类、形式、从输出层输出的输出数据的种类、形式，并不限定于本例。

另外，学习算法也可以使用误差传播法以外的算法，也可以使用构成为增加中间层的层数并进行深层化、并进行深层学习的神经网络。

[其他实施方式]

虽然在上述的实施方式中没有特别说明，但除了对飞散到机内的切屑进行清洗去除的清洗喷嘴以外，也可以在刀具与工件的接触位置设置以润滑、冷却、去除切屑等为目的而供给冷却液的其他清洗喷嘴。

为了除去飞散到机内的切屑，从清洗喷嘴喷射的流体不限于冷却液，也可以使用压缩气体等其他流体作为清洗流体。

在上述的实施方式中，对机床100由立式的加工中心构成的例子进行了说明，但应用本发明的机床100不限于立式的加工中心，也能够应用于各种加工中心，且也能够应用于车床那样的不具备保持刀具的主轴头的机床。

另外，清洗喷嘴机构51的具体的构造以及安装位置也不限定于上述的实施方式，也可以安装于主轴头等其他部件，另外，清洗喷嘴机构51的数量也可以是多个。

以上，对本发明的实施形态、实施方式进行了说明，但公开内容也可以在结构的细节部分中变化，实施形态、实施方式中的要素的组合、顺序的变化等能够在不脱离所请求保护的本发明的范围和思想的情况下实现。

产业上的利用可能性

如以上说明的那样，根据本发明，能够实现具备切屑处理装置的机床，该切屑处理装置能够自动调整喷嘴的姿势，而不依赖于操作者的操作地向切屑的堆积部位喷出清洗流体。

符号说明

1：床身

2：溜板座

3：工作台

3W：铅直壁

3H：工件保持器

4：立柱

5：主轴头

6：刀具架

7：刀具

8：冷却液罐

9：切屑输送机

10：被加工物(工件)

12：切屑

20：系统控制部

30：清洗喷嘴控制部

31：位置推定部

32：FEM解析部

33：位置计算部

34：喷嘴姿势调整部

40：伺服控制部

41：定位控制部

42：速度控制部

50：切屑处理装置

100：机床

200：控制系统

300：工作系统

Claims (11)

1.一种机床的切屑处理装置，具备清洗喷嘴控制部，该清洗喷嘴控制部对清洗喷嘴进行控制，该清洗喷嘴向机械加工时飞散的切屑喷射清洗流体而将所述切屑引导至切屑回收部，机床的切屑处理装置的特征在于，

所述清洗喷嘴控制部具备：

位置推定部，其通过解析被加工物的加工条件，推定产生的切屑的堆积位置；以及

喷嘴姿势调整部，其朝向由所述位置推定部推定出的堆积位置调整所述清洗喷嘴的姿势。

2.根据权利要求1所述的机床的切屑处理装置，其特征在于，

所述位置推定部具备：

FEM解析部，其基于用于机械加工的NC程序中所包含的加工参数来执行FEM解析，并计算出产生的切屑的飞散轨迹；以及

位置计算部，其基于由所述FEM解析部计算出的切屑的飞散轨迹和机内形状来计算切屑的堆积位置。

3.根据权利要求1或2所述的机床的切屑处理装置，其特征在于，

所述位置推定部具备机器学习装置，该机器学习装置在输入用于机械加工的NC程序中所包含的加工参数和机内形状时，输出切屑的堆积位置。

4.根据权利要求3所述的机床的切屑处理装置，其特征在于，

所述机器学习装置是，将所述加工参数和所述机内形状作为输入数据，并将基于通过基于所述加工参数的FEM解析而得到的切屑的飞散轨迹和所述机内形状而计算出的切屑的堆积位置作为示教数据，且预先进行了一次学习的一次学习完成装置。

5.根据权利要求4所述的机床的切屑处理装置，其特征在于，

所述机器学习装置是，将从加工前后的机内拍摄图像得到的切屑的堆积位置作为示教数据，所述一次学习完成装置进行了二次学习的二次学习完成装置。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的机床的切屑处理装置，其特征在于，

构成为，具备使刀具与被加工物相对移动的机械加工控制部，与由所述机械加工控制部执行所述NC程序并行地执行由所述位置推定部进行的所述堆积位置的推定处理，所述喷嘴姿势调整部朝向所述堆积位置调整所述清洗喷嘴的姿势。

7.一种机床的切屑处理方法，具备清洗喷嘴控制步骤，该清洗喷嘴控制步骤对清洗喷嘴进行控制，该清洗喷嘴向机械加工时飞散的切屑喷射清洗流体而将所述切屑引导至切屑回收部，该机床的切屑处理方法的特征在于，

所述清洗喷嘴控制步骤包括：

位置推定步骤，通过解析被加工物的加工条件来推定产生的切屑的堆积位置；以及

喷嘴姿势调整步骤，朝向由所述位置推定步骤推定出的堆积位置调整所述清洗喷嘴的姿势。

8.根据权利要求7所述的机床的切屑处理方法，其特征在于，

所述位置推定步骤具备：

FEM解析步骤，基于用于机械加工的NC程序中所包含的加工参数来执行FEM解析，并计算出产生的切屑的飞散轨迹；以及

位置计算步骤，根据通过所述FEM解析步骤计算出的切屑的飞散轨迹和机内形状计算出切屑的堆积位置。

9.根据权利要求7所述的机床的切屑处理方法，其特征在于，

所述位置推定步骤是，将用于机械加工的NC程序中所包含的加工参数和机内形状输入到机器学习装置，并输出切屑的堆积位置的步骤。

10.根据权利要求9所述的机床的切屑处理方法，其特征在于，

所述机器学习装置是，将所述加工参数和所述机内形状作为输入数据，将基于通过基于所述加工参数的FEM解析而得到的切屑的飞散轨迹和所述机内形状而计算出的切屑的堆积位置作为示教数据，预先进行了一次学习的一次学习完成装置。

11.根据权利要求10所述的机床的切屑处理方法，其特征在于，

所述机器学习装置是，将从加工前后的机内拍摄图像得到的切屑的堆积位置作为示教数据，所述一次学习完成装置进行了二次学习的二次学习完成装置。

Images