CN113950384B - 机床和加工方法 - Google Patents

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CN113950384B CN202080041260.7A CN202080041260A CN113950384B CN 113950384 B CN113950384 B CN 113950384B CN 202080041260 A CN202080041260 A CN 202080041260A CN 113950384 B CN113950384 B CN 113950384B
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    • B23B2210/08—Tools comprising intermediary toolholders

Abstract

本发明提供一种机床(1)其特征在于，具有：接合部处理控制单元，其以如下方式控制对接合工件(W3)的接合部(70)进行的处理，用夹持部(81)夹持构成接合工件(W3)的一者的第一工件(W1)，接合工件(W3)的接合部(70)从支承部(80)伸出，将从接合工件(W3)的接合部(70)向构成接合工件(W3)的另一者的第二工件(W2)侧的规定区域在规定宽度(Sw)以上的范围加工成第一工件(W1)的外径以下的外径；以及移动控制单元，其控制接合工件(W3)的移动，从支承部(80)支承第一工件(W1)的状态到变成支承部(80)支承第二工件(W2)的状态使接合工件(W3)相对于支承部(80)滑动。

Description

机床和加工方法
技术领域
本发明涉及机床和加工方法。
背景技术
已知有将两个工件彼此接合的机床(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-269364号公报。
发明内容
发明要解决的问题
已知的机床设置有引导从主轴伸出的工件的支承部。在这样的机床中，当对将两个工件彼此接合而成的接合工件进行加工时，在两个工件偏心接合的情况下，有时接合部不能穿过支承部，不能顺利地进行加工。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供即使在接合工件偏心的情况下也能够顺利地进行加工的机床和加工方法。
用于解决问题的方案
本发明的第一方式的机床的特征在于，具有夹持接合工件的夹持部和支承被该夹持部夹持的所述接合工件的支承部，所述接合工件具有两个工件彼此的接合部，利用所述支承部以规定宽度的内周面支承所述接合工件，通过所述夹持部使所述接合工件旋转从而进行加工，所述机床具有：接合部处理控制单元，其以如下方式控制对所述接合工件的所述接合部进行的处理，用所述夹持部夹持构成所述接合工件的一者的第一工件，所述接合工件的所述接合部从所述支承部伸出，将从所述接合工件的所述接合部向构成所述接合工件的另一者的第二工件侧的规定区域在所述规定宽度以上的范围加工成所述第一工件的外径以下的外径；以及移动控制单元，其控制所述接合工件的移动，从所述支承部支承所述第一工件的状态到变成所述支承部支承所述第二工件的状态使所述接合工件相对于所述支承部滑动。
在本发明的第一方式的机床中，优选，在上述结构中具有：导套，其具有所述支承部。
在本发明的第一方式的机床中，优选，在上述结构中具有：彼此相向的两个主轴，其包括具有所述夹持部的主轴，以及与所述主轴不同的主轴；以及接合控制单元，其以如下方式控制所述两个工件的接合，用所述两个主轴分别夹持所述两个工件的一个，在所述支承部支承所述第一工件的状态下接合所述两个工件而形成所述接合工件。
本发明的第二方式的机床的特征在于，具有能够开闭地夹持接合工件夹持部和工件供给部，利用所述夹持部的规定宽度的内周面夹持由所述工件供给部导入的所述接合工件从而进行加工，所述接合工件具有两个工件彼此的接合部，所述工件供给部以如下方式使所述接合工件移动，夹持构成所述接合工件的一者的第一工件，并将从所述夹持部伸出的接合部导入到张开状态的所述夹持部内侧，所述机床具有：接合部处理控制单元，其以如下方式控制对所述接合工件的所述接合部进行的处理，使所述接合部从所述夹持部伸出，用所述夹持部夹持所述第一工件，将从所述接合工件的所述接合部向构成所述接合工件的另一者的第二工件侧的规定区域在所述规定宽度以上的范围加工成所述第一工件的外径以下的外径；以及移动控制单元，其以如下方式控制所述接合工件的移动，用所述工件供给部夹持通过所述接合部处理控制单元将所述接合部处理后的所述接合工件并使其相对于所述夹持部滑动，直到从张开状态的所述夹持部伸出的所述第二工件被收容并支承在所述夹持部内。
本发明的加工方法的特征在于，使用机床，所述机床具有夹持接合工件的夹持部和支承被该夹持部夹持的所述接合工件的支承部，所述接合工件具有两个工件彼此的接合部，利用所述支承部以规定宽度的内周面支承所述接合工件，通过所述夹持部使所述接合工件旋转从而进行加工，所述加工方法包括：接合部处理控制步骤，以如下方式控制对所述接合工件的所述接合部进行的处理，用所述夹持部夹持构成所述接合工件的一者的第一工件，所述接合工件的所述接合部从所述支承部伸出，将从所述接合工件的所述接合部向构成所述接合工件的另一者的第二工件侧的规定区域，在所述规定宽度以上的范围加工成所述第一工件的外径以下的外径；以及移动控制步骤，控制根据所述支承部的所述接合工件的移动，从所述支承部支承所述第一工件的状态到变成所述支承部支承所述第二工件的状态使所述接合工件相对于所述支承部滑动。
发明效果
根据本发明，提供即使在接合工件偏心的情况下也能够顺利地加工的机床和加工方法。
附图说明
图1为概略地表示本发明的一个实施方式的机床的结构的说明图。
图2为简化地表示对工件进行规定的加工的状态的说明图。
图3为简化地表示由工件加工出产品的状态的说明图。
图4为简化地表示完成了工件的加工且工件成为旧材料的说明图。
图5为简化地表示将作为旧材料的第二工件从正面主轴交接至背面主轴并向正面主轴供给作为新材料的第一工件的状态的说明图。
图6为简化地表示通过摩擦压焊将第二工件与第一工件的端面彼此接合并作为接合工件的状态的说明图。
图7为简化地表示处理完接合部的状态的说明图。
图8为简化地表示用正面主轴夹持接合工件而使其相对于导套的支承部滑动并且接合部穿过了支承部的状态的说明图。
图9为简化地表示使接合工件进一步滑动并且第二工件被支承部支承的状态的说明图。
具体实施方式
以下，基于附图，对作为本发明的一个实施方式的机床和加工方法详细地进行举例说明。
图1所示的机床1是加工工件W的自动车床(CNC车床)，其具有正面主轴10和背面主轴20作为两个彼此相向的主轴。
两个工件W是分别具有中心轴线O并且沿着中心轴线O延伸成长条状的棒材，并且具有彼此相同的外径。两个工件W分别形成为圆柱状，但是不限于此，例如也可以形成为正多棱柱状。两个工件W分别是实心的棒材，但是不限于此，也可以是空心的棒材。两个工件W分别由金属材料构成，但是不限于此。
正面主轴10和背面主轴20以正面主轴10的中心轴线与背面主轴20的中心轴线平行的方式彼此相向地配置。以下，设与正面主轴10和背面主轴20的中心轴线平行的方向为Z轴方向，设与Z轴方向正交的方向为X轴方向，设与Z轴方向和X轴方向正交的方向为Y轴方向。
在基座2上，例如设置有正面主轴台11，其利用滚珠丝杠机构等正面侧移动机构3而能够在Z轴方向移动。正面主轴10在正面主轴台11夹持工件W并以能够旋转的方式支承工件W，并且正面主轴10通过主轴电机旋转驱动。
作为主轴电机，例如，能够在正面主轴台11的内部，采用构成在正面主轴台11与正面主轴10之间的内置电机。
在基座2上，例如设置有背面主轴台21，其利用滚珠丝杠机构等背面侧移动机构4而能够在Z轴方向移动。背面主轴20在背面主轴台21夹持工件W并以能够旋转的方式支承工件W，并且背面主轴20通过主轴电机旋转驱动。
作为主轴电机，例如。能够在背面主轴台21的内部，采用构成在背面主轴台21与背面主轴20之间的内置电机。
也能够构成为：在背面侧移动机构4与背面主轴台21之间设置Y轴移动机构，使背面主轴20在Y轴方向移动。
在正面主轴10的前端以能够开闭的方式设置有正面卡盘12。正面卡盘12被收容在卡盘套13的内侧。正面卡盘12在卡盘套13向正面主轴10的前端侧滑行移动时闭合，并且在卡盘套13向正面主轴10的基端侧滑行移动时张开。正面主轴10能够在张开正面卡盘12的张开状态下插入工件W，通过在闭合了正面卡盘12的闭合状态下夹持工件W。
在背面主轴20的前端以能够开闭的方式设置有背面卡盘22。背面卡盘22被收容在卡盘套23的内侧。背面卡盘22在卡盘套23向背面主轴20的前端侧滑动行动时闭合，并且在卡盘套23向背面主轴20的基端侧滑行移动时张开。背面主轴20能够在张开背面卡盘22的张开状态下插入工件W，通过在闭合了背面卡盘22的闭合状态下夹持工件W。
在正面主轴10与背面主轴20之间设置有导套30。导套30安装在设置在基座2的导套支承台31，并与正面主轴10同轴配置。在本实施方式中，导套30具有支承部80，其以规定宽度Sw的内周面形成。通过在Z轴方向将导套30相对于导套支承台31进行位置调节，从而使支承部80被调节成与工件W的外径对应的内径，以使支承部80以能够旋转且能够在Z轴方向滑动的状态支承工件W。导套30的尺寸根据能够支承的工件W的直径而不同，规定宽度Sw根据导套的尺寸并对应工件W的外径而适当地设定，例如设为5～100mm左右。
机床1具有加工部40，其具有加工工件W的工具41。工具41相对于由正面主轴10夹持的旋转的工件W，利用在X轴方向上的移动来实现切入，并利用向正面主轴10(正面主轴台11)的在Z轴方向上的移动来实现进给。即，X轴方向为切入方向，Z轴方向为进给方向。工具41保持在刀架42。刀架42以能够在X轴方向和Y轴方向移动的方式支承在导套支承台31，并且工具41配置在导套30的前方。刀架42的Z轴方向的位置固定。刀架42搭载有例如外径切削车刀、切断车刀等作为工具41，并且，通过使刀架42的向例如Y轴方向的移动，从而根据加工内容来适当地切换各工具41。
在机床1的正面主轴10的后方配置有由棒材进给器(Bar Feeder)构成的工件供给部50。工件供给部50具有夹持工件W的后端的爪(Finger)51和在Z轴方向驱动爪51的驱动杆52。工件供给部50能够向正面主轴10依次供给作为新材料的工件W。工件供给部50能够在每次进行规定的加工和切断加工时送出工件W。
机床1具有控制部60。控制部60能够由具有例如CPU(中央处理器)等处理器和存储器的计算机构成。控制部60能够统合控制正面主轴台11、正面主轴10(包括正面卡盘12)、背面主轴台21、背面主轴20(包括背面卡盘22)、导套30、加工部40以及工件供给部50的各种动作。
接下来，对使用具有上述结构的机床1的工件W的加工方法的一个例子，即，作为本发明的一个实施方式的加工方法进行举例说明。机床1的各部分通过控制部60的统合控制来进行工作。
如图2～图3所示，控制部60通过发挥作为连续加工控制单元的功能而执行的连续加工控制步骤，以如下方式控制对工件W进行的加工，即，使由正面主轴10夹持的工件W旋转，用加工部40的工具41交替连续进行规定的加工(去除加工)和切断加工，由工件W连续得到规定个数的规定长度的产品P。工件W贯穿导套30，被支承部80以规定宽度Sw支承且从导套30伸出，在从导套30伸出的部分进行加工。需要说明，在图2～图9中，没有被示出正面主轴10和背面主轴20的整体，仅示出正面卡盘12和背面卡盘22。
如图4～图6所示，控制部60通过发挥作为接合控制单元的功能而执行的接合控制步骤，以如下方式进行控制，即，将在连续加工控制单元中加工了规定个数的产品P之后的工件W(余料)构成的旧材料作为第二工件W2，并用背面主轴20夹持，将被供给到正面主轴10的新材料作为第一工件W1，并用正面主轴10夹持，从而用正面主轴10和背面主轴20分别夹持两个工件W，通过摩擦压焊将两个工件W接合成一个接合工件W3。需要说明，所谓摩擦压焊，是指现有的公知技术，通过使正面主轴10与背面主轴20相对旋转，用规定的摩擦圧力按压两个工件W的彼此的端面，从而在两个工件W的端面之间产生摩擦热，然后，通过使两个工件W的相对旋转停止并以规定的镦锻压力按压，从而接合彼此的端面，在此省略详细的说明。
在本实施方式中接合控制单元的摩擦压焊是以如下方式进行的，在使第一工件W1的端部从导套30伸出且第一工件W1被支承部80支承的状态下，在导套30与背面卡盘22之间配置第一工件W1的端部和第二工件W的端部。由于利用摩擦压焊来将作为两个工件W的第一工件W1和第二工件W2接合，所以第一工件W1与第二工件W2的抵接部分形成有从两工件W的外周伸出了毛刺71的接合部70。
如图6～图7所示，当完成接合控制步骤后，接下来，控制部60通过发挥作为接合部处理控制单元的功能而执行的接合部处理控制步骤，以如下方式进行控制，即，用夹持部81夹持第一工件W1并使接合工件W3以第一中心轴线O1为中心旋转，并且作为对接合工件W3中的两个工件W彼此的接合部70的处理，对从接合工件W3的外周面的接合部70向第二工件W2侧的规定区域，用加工部40的工具41连同毛刺71一起进行去除加工。在本实施方式中，夹持部81由正面主轴10的正面卡盘12构成。利用工具41进行的连同毛刺71一起的去除加工是以如下方式进行的，从工具41抵在第一工件W1的外周面的状态开始在Z轴方向经过规定宽度Sw以上的范围R，在范围R的末端形成锥面72。
如图7～图9所示，当完成接合部处理控制步骤后，接下来，控制部60通过发挥作为移动控制单元的功能而执行的移动控制步骤，以如下方式进行控制，即，从支承部80支承第一工件W1的第一状态(参照图7)，到变成支承部80支承第二工件W2的第二状态(参照图9)，用夹持部81夹持接合工件W3而使其相对于支承部80滑动，并且支承接合工件W3。在背面主轴20解除了对接合工件W3的夹持的状态下，正面主轴10夹持接合工件W3的第一工件W1部分并以背离背面主轴20的方式移动，从而使接合工件W3从第一状态滑动成第二状态。
通过接合部处理控制步骤的去除加工，在范围R中，连通毛刺71一起被切削加工成不突出第一工件W1的外周面的、第一工件W1以下的外径，因此，能够经由比支承部80与第一工件W1之间的间隙更大的间隙进入支承部80。此外，在作为第一工件W1的中心轴线的第一中心轴线O1与作为第二工件W2的中心轴线的第二中心轴线O2彼此相对偏移，并且第一工件W1与第二工件W2也在接合部70偏心的情况下，由于在范围R的第二工件W2的外周面与支承部80之间形成了更大的间隙，所以，范围R的末端部分以使第二工件W2弯曲与该间隙对应的量的方式而被锥面72引导并穿过支承部80，由此第二工件W2被支承在支承部80。因此，根据本实施方式，即使在接合工件W3偏心的情况下，接合部70也能够穿过支承部80，结果就是能够从第一状态变为第二状态。但是，在第二状态下，接合工件W3是以微微弯曲了与偏心对应的量的状态支承在支承部80的。
需要说明，由于不能用范围R进行产品P的加工，所以优选将范围R设为使接合部70和第二工件W2能够穿过支承部80所需的最小限度的范围，优选设为与支承部80的规定宽度Sw相同的程度。
当完成移动控制步骤后，接下来，控制部60返回连续加工控制步骤，重复从连续加工控制步骤到移动控制步骤。
如以上说明的那样，作为本实施方式的加工装置和加工方法，通过将从接合部70向第二工件W2侧的规定区域，在规定宽度Sw以上的范围R去除加工成第一工件W1的外径以下的外径，从而即使在接合工件W3偏心的情况下也能够使接合部70顺利地穿过支承部80，所以能够实现顺利的加工接合工件W3。
本发明不限于上述的实施方式，当然能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。
例如，虽然在所述实施方式中，在移动控制步骤中用正面主轴10的正面卡盘12夹持接合工件W3并使其相对于支承部80滑动，但是不限于此，例如，也可以在移动控制步骤中用工件供给部50夹持接合工件W3并使其相对于支承部80滑动。
此外，在构成为正面主轴10的正面卡盘12以规定宽度Sw的内周面夹持工件W的情况下，也可以在移动控制步骤中，用工件供给部50夹持通过接合部处理控制单元将接合部70处理后的接合工件W3，并使其相对于正面卡盘12滑动，直到从张开状态的正面卡盘12伸出的第二工件W2被收容在正面卡盘12内。在此情况下，也可以采用不设有导套30的结构。
虽然在所述实施方式中，利用了摩擦压焊来形成接合工件W3，但是也可以利用摩擦压焊以外的方法来形成接合工件W3。此外，虽然在所述实施方式中，使用正面主轴10和背面主轴20形成接合工件W3，但是不限于此，例如，也可以利用正面主轴10和背面主轴20以外的单元形成接合工件W3，还可以用机床1对预先形成的接合工件W3进行加工。
附图标记说明
1：机床
2：基座
3：正面侧移动机构
4：背面侧移动机构
10：正面主轴
11：正面主轴台
12：正面卡盘
13：卡盘套
20：背面主轴
21：背面主轴台
22：背面卡盘
23：卡盘套
30：导套
31：导套支承台
40：加工部
41：工具
42：刀架
50：工件供给部
51：爪
52：驱动杆
60：控制部(连续加工控制单元、接合控制单元、接合部处理控制单元、移动控制单元)
70：接合部
71：毛刺
72：锥面
80：支承部
81：夹持部
W：工件
W1：第一工件
W2：第二工件
W3：接合工件
O：中心轴线
O1：第一中心轴线
O2：第二中心轴线
P：产品
Sw：规定宽度
R：范围

Claims (5)

1.一种机床，其特征在于，具有夹持接合工件的夹持部和支承被该夹持部夹持的所述接合工件的支承部，所述接合工件具有两个工件彼此的接合部，利用所述支承部以规定宽度的内周面支承所述接合工件，通过所述夹持部使所述接合工件旋转从而进行加工，所述机床具有：
控制部，其具有接合部处理控制单元、移动控制单元，
所述接合部处理控制单元以如下方式控制对所述接合工件的所述接合部进行的处理，用所述夹持部夹持构成所述接合工件的一者的第一工件，所述接合工件的所述接合部从所述支承部伸出，对从所述接合工件的所述接合部向构成所述接合工件的另一者的第二工件侧的规定区域用工具连同毛刺一起进行去除加工，利用所述工具进行的连同所述毛刺一起的去除加工是从所述工具抵在所述第一工件的外周面的状态开始，在与具有所述夹持部的主轴的中心轴线平行的Z轴方向在所述规定宽度以上的范围进行的，通过所述去除加工，所述范围被切削加工成所述第一工件的外径以下的外径，
所述移动控制单元控制所述接合工件的移动，从所述支承部支承所述第一工件的状态到变成所述支承部支承所述第二工件的状态使所述接合工件相对于所述支承部滑动。
2.根据权利要求1所述的机床，具有：
导套，其具有所述支承部。
3.根据权利要求1或2所述的机床，具有：
彼此相向的两个主轴，其包括具有所述夹持部的主轴，以及与所述主轴不同的主轴；以及
接合控制单元，其控制所述两个工件的接合，用所述两个主轴分别夹持所述两个工件的一个而形成所述接合工件。
4.一种机床，其特征在于，具有能够开闭地夹持接合工件夹持部和工件供给部，利用所述夹持部的规定宽度的内周面夹持由所述工件供给部导入的所述接合工件从而进行加工，所述接合工件具有两个工件彼此的接合部，所述工件供给部以如下方式使所述接合工件移动，夹持构成所述接合工件的一者的第一工件，并将从所述夹持部伸出的接合部导入到张开状态的所述夹持部内侧，所述机床具有：
控制部，其具有接合部处理控制单元、移动控制单元，
所述接合部处理控制单元以如下方式控制对所述接合工件的所述接合部进行的处理，使所述接合部从所述夹持部伸出，用所述夹持部夹持所述第一工件，对从所述接合工件的所述接合部向构成所述接合工件的另一者的第二工件侧的规定区域用工具连同毛刺一起进行去除加工，利用所述工具进行的连同所述毛刺一起的去除加工是从所述工具抵在所述第一工件的外周面的状态开始，在与具有所述夹持部的主轴的中心轴线平行的Z轴方向在所述规定宽度以上的范围进行的，通过所述去除加工，所述范围被切削加工成所述第一工件的外径以下的外径，
所述移动控制单元以如下方式控制所述接合工件的移动，用所述工件供给部夹持通过所述接合部处理控制单元将所述接合部处理后的所述接合工件并使其相对于所述夹持部滑动，直到从张开状态的所述夹持部伸出的所述第二工件被收容在所述夹持部内。
5.一种使用机床的加工方法，其特征在于，所述机床具有夹持接合工件的夹持部和支承被该夹持部夹持的所述接合工件的支承部，所述接合工件具有两个工件彼此的接合部，利用所述支承部以规定宽度的内周面支承所述接合工件，通过所述夹持部使所述接合工件旋转从而进行加工，所述加工方法包括：
接合部处理控制步骤，以如下方式控制对所述接合工件的所述接合部进行的处理，用所述夹持部夹持构成所述接合工件的一者的第一工件，所述接合工件的所述接合部从所述支承部伸出，对从所述接合工件的所述接合部向构成所述接合工件的另一者的第二工件侧的规定区域用工具连同毛刺一起进行去除加工，利用所述工具进行的连同所述毛刺一起的去除加工是从所述工具抵在所述第一工件的外周面的状态开始，在与具有所述夹持部的主轴的中心轴线平行的Z轴方向在所述规定宽度以上的范围进行的，通过所述去除加工，所述范围被切削加工成所述第一工件的外径以下的外径；以及
移动控制步骤，控制所述接合工件的移动，从所述支承部支承所述第一工件的状态到变成所述支承部支承所述第二工件的状态使所述接合工件相对于所述支承部滑动。
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