CN115702059A - 加工机械 - Google Patents

Abstract

加工机械具备：防护板(181)；刀具主轴(121)，其设置于加工区域(110)的内部，用于保持刀具；自动换刀装置(141)，其能够在加工区域(110)的内部的机内侧换刀位置(Pb)与加工区域(110)的外部的待机位置(Pa)之间移动，在机内侧换刀位置(Pb)处更换被保持于刀具主轴(121)的刀具。防护板(181)具有罩体(612)，该罩体(612)与自动换刀装置(141)连结，在自动换刀装置(141)定位到待机位置(Pa)的情况下划分形成加工区域(110)，在自动换刀装置(141)从待机位置(Pa)向机内侧换刀位置(Pb)移动的情况下进入加工区域(110)的内部。

Description

加工机械

技术领域

本发明涉及一种加工机械。

背景技术

例如，在日本实平开4-128134号公报(专利文献1)中公开有一种NC车床，该NC车床具备：主换刀装置，其具有中间刀座；和副换刀装置，其在刀具库与中间刀座之间交接刀具。主换刀装置从加工区域内的位于刀具库侧的刀具接受位置移动到加工区域内的最佳Z轴更换位置，在中间刀座与刀架之间进行换刀。

另外，在日本特开2009-34803号公报(专利文献2)中公开有一种机床，该机床具备：换刀单元，其在刀具库位置与更换位置之间移动而输送刀具；和防护板，其覆盖加工区域。换刀单元向从多个更换位置选择的更换位置移动，在换刀单元与刀具主轴之间进行换刀。在防护板，与多个更换位置分别相对应地配置有开闭器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实平开4-128134号公报

专利文献2：日本特开2009-34803号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所公开的NC车床中，主换刀装置在下一工序的刀具插入到中间刀座的状态下在加工区域内的刀具接受位置待机。在该情况下，待机位置处的主换刀装置暴露于加工区域内的气氛，因此，存在切削油或切屑等附着于主换刀装置的可能性。

另外，在专利文献2所公开的机床中，可在加工区域内的刀具主轴与在加工区域外移动的换刀单元之间进行换刀，因此，在防护板设置有可开闭动作的开闭器。在该情况下，需要确保用于开闭器开闭动作的空间，因此，机床的尺寸变大。

因此，本发明的目的在于提供一种加工机械，该加工机械解决上述的问题，可谋求小型化，同时防止切削油或切屑等附着于自动换刀装置。

用于解决问题的方案

根据本发明的加工机械具备：防护板，其用于划分形成加工区域；刀具保持部，其设置于加工区域的内部，用于保持刀具；以及自动换刀装置，其能够在加工区域的内部的第1换刀位置与加工区域的外部的待机位置之间移动，在第1换刀位置处更换被保持于刀具保持部的刀具。防护板具有罩体，该罩体与自动换刀装置连结，在自动换刀装置定位到待机位置的情况划分形成加工区域，在自动换刀装置从待机位置向第1换刀位置移动的情况下进入加工区域的内部。

根据如此构成的加工机械，在自动换刀装置定位于加工区域外的待机位置的情况下，罩体划分形成加工区域，因此，能够防止加工区域内的切削油或切屑等附着于自动换刀装置。另外，在自动换刀装置从待机位置向加工区域内的第1换刀位置移动的情况下，罩体与自动换刀装置一起进入加工区域的内部，因此，能够将加工机械的尺寸抑制得较小。

另外，优选的是，加工机械还具备工件主轴，该工件主轴用于保持工件，使工件以与水平方向平行的旋转轴线为中心旋转。自动换刀装置能够在加工区域的内部沿着旋转轴线的轴向移动。

根据如此构成的加工机械，自动换刀装置在加工区域内沿着工件主轴的旋转轴线方向移动，从而能够使自动换刀装置和刀具保持部以更短时间接近。由此，能够使自动换刀装置与刀具保持部之间的换刀所需的时间缩短。

另外，优选的是，加工机械还具备刀具库，该刀具库设置于加工区域的外部，用于收纳多个刀具。自动换刀装置还能够在待机位置与加工区域的外部的第2换刀位置之间移动，在第2换刀位置处在刀具库与自动换刀装置之间更换刀具。加工机械还具备能够在第1状态与第2状态之间动作的第1连结机构，该第1状态是在自动换刀装置定位到待机位置的情况下使自动换刀装置与罩体之间连结的状态，该第2状态是在自动换刀装置从待机位置向第2换刀位置移动的情况下解除自动换刀装置与罩体之间的连结的状态。

根据如此构成的加工机械，在自动换刀装置定位到待机位置的情况下，利用第1连结机构使自动换刀装置与罩体之间连结，从而能够在保持于刀具保持部的刀具的更换时使罩体与自动换刀装置一起立即进入加工区域的内部。另外，在自动换刀装置从待机位置向第2换刀位置移动的情况下，解除由第1连结机构进行的自动换刀装置与罩体之间的连结，从而能够维持加工区域由罩体划分形成的状态，同时仅使自动换刀装置的朝向刀具库所处于的第2换刀位置。

另外，优选的是，防护板还具有护板主体，该护板主体设置有在自动换刀装置定位到待机位置的情况下配置罩体的开口部。加工机械还具备能够在第3状态与第4状态之间动作的第2连结机构，该第3状态是在自动换刀装置定位到待机位置的情况下使护板主体与罩体之间连结的状态，该第4状态是在自动换刀装置从待机位置向第1换刀位置移动的情况下解除护板主体与罩体之间的连结的状态。

根据如此构成的加工机械，在自动换刀装置定位到待机位置的情况下，利用第2连结机构使护板主体与罩体之间连结，从而罩体更牢固地固定于护板主体。由此，能够可靠地防止切削油或切屑等从加工区域的内部向外部的泄漏。另外，在自动换刀装置从待机位置向第1换刀位置移动的情况下，解除由第2连结机构进行的护板主体与罩体之间的连结，从而能够使要进入加工区域内的罩体与护板主体分离。

另外，优选的是，自动换刀装置具有臂部，该臂部包括能够把持刀具的把持部，能够以与水平方向平行的回转轴线为中心回转。罩体配置于臂部的侧方。

根据如此构成的加工机械，罩体配置于臂部的侧方。因此，在自动换刀装置与刀具保持部之间的换刀时，在臂部以与水平方向平行的回转轴线为中心回转而进行换刀的情况下，能够避免臂部与罩体干涉。

发明的效果

如以上进行了说明这样，根据本发明，能够提供如下加工机械：可谋求小型化，同时防止切削油或切屑等附着于自动换刀装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的加工机械的主视图。

图2是针对图1中的加工机械表示刀具主轴和附加加工用头的拆装的立体图。

图3是表示图1中的用于向附加加工用头供给激光和材料粉末的构造的立体图。

图4是表示图1中的用于向附加加工用头供给激光和材料粉末的构造的另一立体图。

图5是示意性地表示图1中的加工机械中的工件的加工流程的第1工序的主视图。

图6是示意性地表示图1中的加工机械中的工件的加工流程的第2工序的主视图。

图7是示意性地表示图1中的加工机械中的工件的加工流程的第3工序的主视图。

图8是表示自动换刀装置定位到待机位置的情况的加工机械的立体图。

图9是表示自动换刀装置定位到待机位置的情况的加工机械的另一立体图。

图10是表示自动换刀装置定位到机内侧换刀位置的情况的加工机械的立体图。

图11是表示自动换刀装置定位到机内侧换刀位置的情况的加工机械的另一立体图。

图12是放大地表示图9中的自动换刀装置的立体图。

图13是表示图12中的由双点划线XIII围成的范围的剖视图。

图14是表示图12中的由双点划线XIV围成的范围的剖视图。

图15是表示图12中的由双点划线XV围成的范围的剖视图。

具体实施方式

参照附图而对本发明的实施方式进行说明。此外，在以下参照的附图中，对相同或与其相当的构件标注有相同的附图标记。

图1是表示本发明的实施方式中的加工机械的主视图。在图1中通过透视构成加工机械的外观的外装罩而示出有加工机械的内部。图2是针对图1中的加工机械表示刀具主轴和附加加工用头的拆装的立体图。

参照图1和图2，加工机械100是可进行工件的附加加工(AM(增材制造：Additivemanufacturing)加工)和工件的去除加工(SM(减材制造：Subtractive manufacturing)加工)的AM/SM混合加工机。加工机械100具有使用了固定刀具的车削功能和使用了旋转刀具的铣削功能作为SM加工的功能。

加工机械100是通过由计算机进行的数值控制使工件加工用的各种动作自动化的NC(数控：Numerically Control)加工机械。

此外，在本说明书中，将与加工机械100的左右方向(宽度方向)平行且在水平方向上延伸的轴称为“Z轴(第1轴)”，将与加工机械100的前后方向(进深方向)平行且在水平方向上延伸的轴称为“Y轴(第2轴)”，将在铅垂方向上延伸的轴称为“X轴”。将图1中的右方向称为“+Z轴方向”，将左方向称为“-Z轴方向”。将图1中的纸面的跟前方向称为“+Y轴方向”，将里侧方向称为“-Y轴方向”。将图1中的上方向称为“+X轴方向”，将下方向称为“-X轴方向”。X轴、Y轴以及Z轴是相互正交的3轴。

首先，对加工机械100的整体构造进行说明。加工机械100具有防护板181。防护板181划分形成用于加工工件的加工区域110。

加工机械100还具有机座151、第1工件主轴111、第2工件主轴116、以及刀架(未图示)。

机座151是用于支承第1工件主轴111、第2工件主轴116以及刀架等的基座构件，设置于工厂等的地面。

第1工件主轴111和第2工件主轴116在Z轴方向上彼此相对地配置。第1工件主轴111和第2工件主轴116以可保持工件的方式构成。在第1工件主轴111和第2工件主轴116设置有用于将工件保持成可拆装的卡盘机构(未图示)。第1工件主轴111主要在使用了固定刀具的工件的车削加工时使所保持的工件以与Z轴平行的旋转轴线501为中心旋转。第2工件主轴116主要在使用了固定刀具的工件的车削加工时使所保持的工件以与Z轴平行的旋转轴线502为中心旋转。

第1工件主轴111固定于机座151。第2工件主轴116设置成可利用各种输送机构、引导机构以及伺服马达等在Z轴方向上移动。第2工件主轴116也可以是固定于机座151的结构。也可以设置用于支承已保持到第1工件主轴111的工件的旋转中心的尾座来替代第2工件主轴116。

刀架(未图示)设置于加工区域110内。刀架以可保持用于工件的去除加工(车削加工)的多个固定刀具的方式构成。刀架借助未图示的床鞍等由机座151支承。刀架设置成可利用设置到床鞍等的各种输送机构、引导机构以及伺服马达等在X轴方向和Z轴方向上移动。刀架也可以具备使旋转刀具旋转的铣削功能。

加工机械100还具有第1纵框架152、第2纵框架153、第1横框架154、以及第2横框架311(参照随后出现的图3)。

第1纵框架152和第2纵框架153具有X轴方向(上下方向)成为长度方向的柱形状。第1纵框架152和第2纵框架153在Z轴方向上相互分开地设置。第1纵框架152和第2纵框架153的下端部与机座151连接。

第1横框架154和第2横框架311具有Z轴方向(左右方向)成为长度方向的梁形状。第1横框架154和第2横框架311由构成矩形形状的闭截面的管材构成。

第1横框架154和第2横框架311在Y轴方向上上相互分开地设置。第1横框架154设置于向+Y轴方向偏离了第2横框架311的位置。第1横框架154的Z轴方向上的两端部分别与第1纵框架152和第2纵框架153的上端部连接。第2横框架311的Z轴方向上的两端部分别与第1纵框架152和第2纵框架153的上端部连接。

第1纵框架152、第2纵框架153、第1横框架154以及第2横框架311在机座151上构成门型的框架构造。

加工机械100还具有床鞍161、交叉滑板162、以及滑枕163。

床鞍161由机座151支承。床鞍161位于机座151上，在Z轴方向上设置于第1纵框架152与第2纵框架153之间。床鞍161具有从机座151朝向第1横框架154和第2横框架311向上方立起的形状。床鞍161设置成可利用设置到机座151等的各种输送机构、引导机构以及伺服马达等在Z轴方向上移动。

交叉滑板162由床鞍161支承。交叉滑板162整体上呈与X轴-Z轴平面平行的平板形状。交叉滑板162安装于床鞍161的朝向+Y轴方向的前表面。交叉滑板162设置成可利用设置到床鞍161等的各种输送机构、引导机构以及伺服马达等在X轴方向(上下方向)上移动。

滑枕163由交叉滑板162支承。滑枕163整体上具有沿着Y轴方向延伸的筒形状。滑枕163以在Y轴方向上贯通交叉滑板162、并向加工区域110内突出的方式设置。滑枕163设置成可利用设置到交叉滑板162等的各种输送机构、引导机构以及伺服马达等在Y轴方向上移动。

加工机械100还具有刀具主轴121。刀具主轴121设置于加工区域110内。刀具主轴121以可保持用于工件的去除加工(铣削加工)的旋转刀具的方式构成。在刀具主轴121设置有用于将旋转刀具保持成可拆装的夹紧机构(未图示)。刀具主轴121在使用了旋转刀具的工件的铣削加工时使所保持的旋转刀具以与X轴-Z轴平面平行的旋转轴线503为中心旋转。

刀具主轴121由滑枕163支承。刀具主轴121与滑枕163的+Y轴方向上的顶端部连接。刀具主轴121可利用床鞍161的Z轴方向上的移动、交叉滑板162的X轴方向上的移动、以及滑枕163的Y轴方向上的移动在加工区域110内三维地移动。

刀具主轴121还设置成能以与Y轴平行的回转轴线504为中心回转(B轴回转)。刀具主轴121的回转范围优选是相对于刀具主轴121的主轴端面122朝向下方的基准姿势(在图1和图2中所示的姿势)呈±90°以上的范围。作为一个例子，刀具主轴121的回转范围是相对于基准姿势呈±120°的范围。

加工机械100还具有自动换刀装置(ATC：Automatic Tool Changer)141和刀具库171。

刀具库171收纳工件的铣削加工所使用的多个旋转刀具T。刀具库171设置于加工区域110的外部。刀具库171隔着第1工件主轴111(第1纵框架152)而设置于加工区域110的相反侧。第1工件主轴111(第1纵框架152)在Z轴方向上配置于刀具库171与加工区域110之间。

自动换刀装置141以可在加工区域110内的刀具主轴121与加工区域110外的刀具库171之间更换刀具的方式构成。

自动换刀装置141由第1横框架154支承。自动换刀装置141可利用设置到第1横框架154等的各种输送机构、引导机构以及伺服马达等在Z轴方向上移动。

自动换刀装置141可在如下位置之间移动：待机位置(图1中所示的自动换刀装置141的位置)，其位于加工区域110的外部、且第1工件主轴111的上方，自动换刀装置141在该待机位置处待机；机内侧换刀位置，其位于加工区域110的内部且Z轴方向上的任意的坐标，自动换刀装置141在该机内侧换刀位置处与刀具主轴121进行换刀；以及刀库侧换刀位置，其位于加工区域110的外部且隔着待机位置位于机内侧换刀位置的相反侧，自动换刀装置141在该刀库侧换刀位置处与刀具库171进行换刀。

此外，随后详细地说明自动换刀装置141及其周边的罩构造。

加工机械100还具有附加加工用头131。附加加工用头131向工件喷出材料粉末，并且，照射激光，从而进行附加加工(指向性能量堆积法(Directed Energy Deposition))。作为材料粉末，能够利用不锈钢、钨铬钴合金、镍铬铁耐热耐蚀合金或者钛等的金属粉末。此外，材料粉末并不限于金属粉末。

附加加工用头131具有头主体132和激光工具133。激光和材料粉末导入头主体132。激光工具133朝向工件出射激光，并且，确定工件中的激光的照射区域。导入到附加加工用头131的材料粉末经由喷嘴(未图示)朝向工件喷出。

加工机械100具有多个激光工具133。多个激光工具133在工件上确定的激光的照射区域的形状和/或大小不同。在头主体132，与执行的附加加工的条件相应地选择性地安装有多个激光工具133中任一个激光工具133。

附加加工用头131还具有圆盘部136。圆盘部136具有Y轴方向成为厚度方向的圆盘形状。圆盘部136与头主体132连接。圆盘部136设置于自头主体132的+Y轴方向上的前端部弯折成直角的位置。刀具主轴121具有前表面部124和侧面部123。前表面部124朝向+Y轴方向。侧面部123在刀具主轴121的基准姿势下朝向+Z轴方向。

附加加工用头131以可相对于刀具主轴121拆装的方式设置。附加加工用头131以头主体132与侧面部123相对、圆盘部136与前表面部124相对的方式安装于刀具主轴121。

在附加加工用头131(圆盘部136)和刀具主轴(前表面部124)内置有利用了弹力等的夹紧机构，在附加加工用头131相对于刀具主轴121的安装时，该夹紧机构动作，从而附加加工用头131与刀具主轴121连接。附加加工用头131与刀具主轴121连接，从而可与刀具主轴121一体地在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向上移动。

图3和图4是表示图1中的用于向附加加工用头供给激光和材料粉末的构造的立体图。

参照图1～图4，加工机械100还具有材料粉末供给装置341和激光振荡装置342、以及管线体210。

材料粉末供给装置341和激光振荡装置342设置于加工区域110的外部。材料粉末供给装置341朝向附加加工用头131送出附加加工所使用的材料粉末。激光振荡装置342使附加加工所使用的激光振荡。

管线体210向附加加工用头131供给来自材料粉末供给装置341的材料粉末，向附加加工用头131供给来自激光振荡装置342的激光。管线体210从附加加工用头131延伸。管线体210从加工区域110的内部向外部引出，与材料粉末供给装置341和激光振荡装置342连接。

管线体210具有挠性，可在受到了外力的情况下弯曲变形。管线体210包括：用于引导激光的光纤；用于引导材料粉末的配管；成为空气的流路的空气配管；成为非活性气体的流路的气体配管；成为制冷剂的流路的冷却配管；电气配线；以及收纳这些的挠性管211。

参照图3和图4，加工机械100还具有支承部221。支承部221设置于加工区域110的外部。支承部221在加工区域110的外部支承从加工区域110内引出来的管线体210。支承部221设置于比附加加工用头131靠上方的位置。支承部221由第1横框架154和第2横框架311支承。

支承部221具有基座331、滑轮部332、以及螺旋弹簧(弹性构件)333。

基座331设置于第1横框架154和第2横框架311上。基座331在俯视时跨在第1横框架154与第2横框架311之间地设置。从加工区域110的内部引出到外部的管线体210布设在基座331上。布设到基座331上的管线体210在贯穿了可在Z轴方向上滑移的未图示的CableBear(注册商标)之后朝向材料粉末供给装置341和激光振荡装置342延伸。

滑轮部332由基座331支承。滑轮部332设置成，能以与X轴方向(上下方向)平行的旋转轴线526为中心旋转，并且，可在Y轴方向上滑动移动。

螺旋弹簧333的一端的与滑轮部332连接。螺旋弹簧333的另一端借助支架334与基座331连接。螺旋弹簧333使-Y轴方向的弹性力作用于滑轮部332。螺旋弹簧333对滑轮部332作用在俯视时远离加工区域110的方向的弹性力。

挠性管211由具有挠性的管构成。挠性管211在加工区域110的内部与外部之间延伸。挠性管211的一端211p配置于加工区域110的内部。挠性管211的另一端211q配置于加工区域110的外部。

从加工区域110的内部引出到外部的挠性管211在基座331上向-Y轴方向延伸。挠性管211绕挂于滑轮部332，翻转180°而向+Y轴方向延伸。挠性管211的另一端211q在挠性管211的向+Y轴方向延伸的顶端处固定于基座331。

滑轮部332和螺旋弹簧333构成张力赋予机构335。张力赋予机构335对管线体210(挠性管211)赋予了远离加工区域110内的附加加工用头131的方向的张力。张力赋予机构335对管线体210(挠性管211)赋予了从加工区域110的内部朝向外部的拉拽力。

根据这样的结构，能够抑制加工区域110内的管线体210的挠曲。另外，滑轮部332在Y轴方向上滑动移动，从而能够与附加加工用头131的位置相应地自动地调整加工区域111内的管线体210的长度。

此外，构成张力赋予机构335的弹性构件并没有特别限定，例如，也可以使用气体弹簧来替代螺旋弹簧333。

加工机械100还具有第1引导机构370和第2引导机构360。第1引导机构370和第2引导机构360沿着Z轴方向引导支承部221。第1引导机构370和第2引导机构360以在Y轴方向上相互分开的方式设置。

支承部221还具有块336。块336固定于基座331。块336在Y轴方向上与第1横框架154相对。

第1引导机构370具有轨道155和滑动件372。第1引导机构370具有两组轨道155和滑动件372。轨道155安装于第1横框架154。轨道155在Z轴方向上延伸。滑动件372安装于块336。滑动件372借助未图示的多个球与轨道155卡合。滑动件372与轨道155一起构成Z轴方向上的直线引导机构。

第2引导机构360设置于向-Y轴方向与第1引导机构370分开的位置。第2引导机构360具有轨道312。轨道312安装于第2横框架311。轨道312在Z轴方向上延伸。在支承部221(基座331)安装有：一对第1辊，其从Y轴方向上的两侧夹持轨道312，能以与X轴方向平行的旋转轴线为中心旋转；和一对第2辊，其从X轴方向上的两侧夹持轨道312，能以与Y轴方向平行的旋转轴线为中心旋转。

参照图4，加工机械100还具有连结机构380。连结机构380具有气缸382和块381。

块381安装于床鞍161。在块381设置有销插入孔(未图示)。气缸382安装于支承部221。气缸382具有可在Y轴方向上进退的销(未图示)。气缸382的销插入已设置到块381的销插入孔，从而获得使刀具主轴121与支承部221之间连结的状态，气缸382的销从设置到块381的销插入孔拔出，从而获得解除刀具主轴121与支承部221之间的连结的状态。

在工件的附加加工时，利用连结机构380使刀具主轴121与支承部221之间连结，从而能够使支承部221与刀具主轴121和附加加工用头131一体地在Z轴方向上移动。另外，在工件的去除加工时，解除由连结机构380进行的刀具主轴121与支承部221之间的连结，从而能够使支承部221和附加加工用头131与刀具主轴121分离，使刀具主轴121单独移动。

支承部221还以在与刀具主轴121分离开的单独的状态下可在Z轴方向上移动的方式构成(自行移动机构)。

更具体而言，在第1横框架154设置有齿条156。齿条156在Z轴方向上延伸。在支承部221设置有：伺服马达222(在图3和图4中未图示，参照图1)；和小齿轮(未图示)，其与伺服马达222的输出轴连接，与齿条156卡合。在解除了由连结机构380进行的刀具主轴121与支承部221之间的连结的状态下，接受来自伺服马达222的旋转的小齿轮向正方向或反方向旋转，从而支承部221向+Z轴方向或-Z轴方向移动。

图5～图7是示意性地表示图1中的加工机械中的工件的加工流程的主视图。

参照图5～图7，加工机械100还具有激光工具收纳部191和头收纳部192。激光工具收纳部191以可收纳多个激光工具133的方式构成。头收纳部192以可在工件的去除加工时收纳与刀具主轴121分离开的附加加工用头131的方式构成。

激光工具收纳部191和头收纳部192设置于加工区域110的外部。激光工具收纳部191在X轴方向(上下方向)上设置于第1工件主轴111与自动换刀装置141的待机位置之间。头收纳部192设置于第2工件主轴116的上方。

如图5所示，在工件W的附加加工时，附加加工用头131安装于刀具主轴121。刀具主轴121在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向上移动，从而附加加工用头131也与刀具主轴121一体地在加工区域110内移动。由此，由附加加工用头131进行的附加加工的加工位置三维地移位。而且，刀具主轴121以回转轴线504为中心回转，从而附加加工用头131也与刀具主轴121一体地以回转轴线504为中心回转。由此，能够使由附加加工用头131进行的附加加工的朝向(激光相对于工件的照射方向)自由变化。

附加加工用头131在Z轴方向上向与激光工具收纳部191相对的位置移动，从而可将安装到附加加工用头131的激光工具133更换成收纳到激光工具收纳部191的别的激光工具133。

如图6所示，在接着工件W的附加加工进行工件W的去除加工的情况下，解除刀具主轴121与附加加工用头131的连接，并且，解除支承部221相对于床鞍161的连接。利用设置到支承部221的自行移动机构使与支承部221一体的附加加工用头131从加工区域110内向加工区域110外的头收纳部192移动。

另一方面，使与附加加工用头131分离开的刀具主轴121从基准姿势以回转轴线504为中心回转90°。使自动换刀装置141从待机位置移动到加工区域110内的机内侧换刀位置。利用自动换刀装置141将在自动换刀装置141把持的刀具Ta安装于刀具主轴121。使自动换刀装置141从机内侧换刀位置向待机位置移动，从而刀具相对于刀具主轴121的安装完成。

此外，机内侧换刀位置以从换刀开始时的刀具主轴121的位置到机内侧换刀位置为止的刀具主轴121的移动量变短的方式恰当地设定。如此设定的机内侧换刀位置既可以从Z轴方向上的任意的坐标选择，也可以从Z轴方向上的多个坐标的候补选择。

如图7所示，在工件W的去除加工时，在附加加工用头131收纳到头收纳部192的状态下，利用保持到刀具主轴121的刀具Ta对工件进行铣削加工。

在此期间内，使自动换刀装置141从待机位置向刀库侧换刀位置移动，在刀库侧换刀位置处使收纳到刀具库171的刀具Tb移向自动换刀装置141。使把持着刀具Tb的自动换刀装置141从刀库侧换刀位置向待机位置移动，从而准备刀具主轴121中的下次换刀。

接下来，对自动换刀装置141及其周边的罩构造进行说明。图8和图9是表示自动换刀装置定位到待机位置的情况的加工机械的立体图。图10和图11是表示自动换刀装置定位到机内侧换刀位置的情况的加工机械的立体图。图12是放大地表示图9中的自动换刀装置的立体图。

在图8～图11中示出有自动换刀装置141的待机位置Pa、机内侧换刀位置Pb、以及刀库侧换刀位置Pc。

参照图8～图12，自动换刀装置141具有基座148、升降臂143、以及双臂(臂部)144。

基座148由第1横框架154支承。基座148可利用各种输送机构、引导机构以及伺服马达等在Z轴方向上移动。

更具体而言，在第1横框架154设置有齿条156和轨道155。齿条156和轨道155在Z轴方向上延伸。在基座148设置有伺服马达142和与伺服马达142的输出轴连接着的小齿轮(未图示)。在基座148还设置有一边与轨道155卡合一边可在Z轴方向上滑动的滑动件411。接受来自伺服马达142的旋转的小齿轮向正方向或反方向旋转，从而基座148向+Z轴方向或-Z轴方向移动。

在本实施方式中，自动换刀装置141和支承部221共用用于可进行Z轴方向上的移动的引导机构(轨道155)和输送机构(齿条156)。

升降臂143由基座148支承。升降臂143以X轴方向(上下方向)成为长度方向的方式呈臂状延伸。升降臂143可利用各种输送机构、引导机构以及伺服马达在X轴方向上进行升降动作。

更具体而言，在升降臂143设置有齿条145。齿条145在X轴方向上延伸。在基座148设置有伺服马达147和与伺服马达147的输出轴连接着的小齿轮146。接受来自伺服马达147的旋转的小齿轮146向正方向或反方向旋转，从而升降臂143向+X轴方向上升、或向-X轴方向下降。

双臂144由升降臂143支承。双臂144与升降臂143的下端部连接。双臂144具有第1把持部144P和第2把持部144Q。第1把持部144P和第2把持部144Q分别以可把持刀具(刀具的刀柄部分)的方式构成。双臂144在第1把持部144P与第2把持部144Q之间呈臂状延伸。

双臂144以能以回转轴线505为中心回转、且可在回转轴线505的轴向上滑动的方式设置。回转轴线505配置于第1把持部144P与第2把持部144Q之间的中心位置。回转轴线505在水平方向上延伸。回转轴线505在Z轴方向上延伸。

此外，自动换刀装置141也可以具有单一类型的臂部来替代双臂144，该单一类型的臂部具有1个把持部。

如图5、图8以及图9所示，在自动换刀装置141定位于待机位置Pa的情况下，双臂144配置于中间的高度的中位位置。

如图6、图10以及图11所示，在自动换刀装置141从待机位置Pa移动到机内侧换刀位置Pb、在自动换刀装置141与刀具主轴121之间进行换刀的情况下，升降臂143向-X轴方向下降，从而双臂144配置于比中位位置低的低位位置。由此，能够使双臂144在X轴方向(上下方向)上接近刀具主轴121地移动。

如图7所示，为了在刀具主轴121与刀具库171之间进行换刀，在自动换刀装置141从待机位置Pa移动到刀库侧换刀位置Pc的情况下，升降臂143向+X轴方向上升，从而双臂144配置于比中位位置高的高位位置。由此，能够避免向刀库侧换刀位置移动的双臂144与刀具库171干涉。

此外，也可以在刀库侧换刀位置Pc的顶部设置有用于避免已进行了上升动作的升降臂143与顶部之间的干涉的开口部。也可以在顶部设置有可使该开口部开闭的开闭器。

参照图8～图11，加工机械100还具有第3横框架157。第3横框架157具有Z轴方向(左右方向)成为长度方向的梁形状。第3横框架157设置于第1横框架154的上方。在第3横框架157安装有随后论述的护板主体611。

防护板181具有第1滑盖351和第2滑盖353。第1滑盖351和第2滑盖353整体上具有与X轴-Z轴平面平行的平板形状。第1滑盖351和第2滑盖353配置于加工区域110的里侧(加工区域110的-Y轴方向上的端部)。

滑枕163在Y轴方向上从加工区域110外贯通第1滑盖351而进入加工区域110内。第1滑盖351可与滑枕163的X轴方向和Z轴方向上的移动相应地在X轴方向和Z轴方向上滑动变形。

第2滑盖353设置于第1滑盖351的上方。第2滑盖353在X轴方向上跨在第3横框架157与第1横框架154之间地设置。第2滑盖353的-Z轴方向上的端部与随后论述的罩体612连接。第2滑盖353可与罩体612的Z轴方向上的移动相应地在Z轴方向上滑动变形。

参照图3，在第2滑盖353设置有管线体插入孔352。管线体插入孔352由在Y轴方向上贯通第2滑盖353的贯通孔构成。管线体210(挠性管211)从加工区域110内插入管线体插入孔352，从而向加工区域110外引出。第2滑盖353可与管线体210(挠性管211)的Z轴方向上的移动相应地在Z轴方向上滑动变形。

参照图8～图11，防护板181还具有护板主体611和罩体612。

护板主体611整体上具有与X-Y轴平面平行的平板形状。护板主体611配置于加工区域110的左侧(加工区域110的-Z轴方向上的端部)。在比护板主体611靠+Z轴方向那一侧的位置设置有加工区域110，在比护板主体611靠-Z轴方向那一侧的位置设置有自动换刀装置141的待机位置Pa和激光工具收纳部191。

在自动换刀装置141的待机位置Pa与激光工具收纳部191之间设置有油盘614。油盘614具有托盘形状，在Z轴方向上在刀具库171与护板主体611之间延伸。

在护板主体611设置有开闭盖613。开闭盖613在激光工具收纳部191与附加加工用头131之间更换激光工具133时进行开闭动作。开闭盖613是在闭动作时折叠变形的折叠式的盖。

此外，也可以在自动换刀装置141的待机位置Pa的下方设置用于收纳多根长镗杆的储料器来替代激光工具收纳部191。

在护板主体611设置有开口部616。开口部616由在Z轴方向上贯通护板主体611的贯通孔构成。开口部616使自动换刀装置141的待机位置Pa与加工区域110之间连通。开口部616设置于开闭盖613的上方。

罩体612以覆盖开口部616的方式设置。罩体612在Z轴方向上看来具有与开口部616的开口形状相对应的平面形状。罩体612配置于双臂144的侧方。罩体612设置于在+Z轴方向上与双臂144相邻的位置。

罩体612以可使开口部616开闭的方式动作。罩体612与自动换刀装置141连结。罩体612随着自动换刀装置141的Z轴方向上的移动而与自动换刀装置141一体地在Z轴方向上移动。

如图8和图9所示，在自动换刀装置141定位于待机位置Pa的情况下，罩体612封堵开口部616，从而划分形成加工区域110。此时，加工区域110设为由于防护板181而大致密闭着的状态。

如图10和图11所示，在自动换刀装置141从待机位置Pa向机内侧换刀位置Pb移动的情况下，罩体612与自动换刀装置141一起进入加工区域110的内部。此时，加工区域110设为经由开口部616与待机位置Pa连通着的状态。

根据这样的结构，在自动换刀装置141定位于加工区域110外的待机位置Pa的情况下，罩体612划分形成加工区域110，因此，能够防止在加工区域110内产生的切削油或切屑等附着于自动换刀装置141。由此，自动换刀装置141和保持到自动换刀装置141的刀具保持清洁，因此，能够更稳定地执行由自动换刀装置141进行的自动换刀的动作。

另外，在自动换刀装置141从待机位置Pa向机内侧换刀位置Pb移动的情况下，罩体612不是一般的滑动式的开闭器这样的开闭动作，而是与自动换刀装置141一起进入加工区域110的内部。因此，无需用于可进行罩体612的开闭动作的空间，因此，能够将加工机械100的尺寸抑制得较小。

如图11所示，在自动换刀装置141与刀具主轴121之间的换刀时，双臂144在刀具主轴121的上方以与水平方向平行的回转轴线505为中心进行回转动作。在该情况下，罩体612不是配置于双臂144的下方，而是配置于双臂144的侧方，因此，能够避免回转动作的双臂144与罩体612干涉。

图13是表示图12中的由双点划线XIII围成的范围的剖视图。参照图12和图13，加工机械100还具有第1连结机构651(在图12中，第1连结机构651配置于自动换刀装置141和罩体612的背侧，因此，未图示)。第1连结机构651可在第1状态与第2状态之间动作，第1状态是在自动换刀装置141定位到待机位置Pa的情况下使自动换刀装置141与罩体612之间连结的状态，第2状态是在自动换刀装置141从待机位置Pa向刀库侧换刀位置Pc移动的情况下解除自动换刀装置141与罩体612之间的连结的状态。

在自动换刀装置141(基座148)安装有气缸653。气缸653具有销654。销654可利用气缸653的驱动在Y轴方向上进退。在罩体612设置有连结部655。在连结部655设置有销插入孔652。销插入孔652由在Y轴方向上贯通连结部655的贯通孔构成。

连结部655与气缸653一起构成第1连结机构651。销654插入销插入孔652，从而获得使自动换刀装置141与罩体612之间连结的第1状态。销654从销插入孔652拔出，从而获得解除自动换刀装置141与罩体612之间的连结的第2状态。

此外，销654相对于销插入孔652的插入方向并不限于Y轴方向，也可以是与Z轴交叉的方向，更优选的是与Z轴正交的方向。

如图5和图6所示，在自动换刀装置141定位到待机位置Pa的情况下，利用第1连结机构651使自动换刀装置141与罩体612之间连结，从而在转向机内侧换刀位置Pb处的换刀的情况下，能够使罩体612与自动换刀装置141一起立即进入加工区域110内。

如图7所示，在自动换刀装置141从待机位置Pa向刀库侧换刀位置Pc移动的情况下，解除由第1连结机构651进行的自动换刀装置141与罩体612之间的连结，从而能够维持加工区域110由罩体612划分形成的状态，同时仅使自动换刀装置141朝向刀具库171所处于的刀库侧换刀位置Pc。

图14是表示图12中的由双点划线XIV围成的范围的剖视图。图15是表示图12中的由双点划线XV围成的范围的剖视图。

参照图12、图14以及图15，加工机械100还具有第2连结机构631。第2连结机构631可在第3状态与第4状态之间动作，该第3状态是在自动换刀装置141定位到待机位置Pa的情况下使护板主体611与罩体612之间连结的状态，该第4状态是在自动换刀装置141从待机位置Pa向机内侧换刀位置Pb移动的情况下解除护板主体611与罩体612之间的连结的状态。

加工机械100具有多个第2连结机构631(631A、631B)。第2连结机构631B设置于向斜上方向(-Y轴方向、且+X轴方向)与第2连结机构631A分开的位置。

参照图12和图14，在护板主体611安装有气缸644。气缸644具有销645。销645可利用气缸644的驱动在Y轴方向上进退。在罩体612设置有连结部642。在连结部642设置有销插入孔643。销插入孔643由在Y轴方向上贯通连结部642的贯通孔构成。

连结部642与气缸644一起构成第2连结机构631A。销645插入销插入孔643，从而获得使护板主体611与罩体612之间连结的第3状态。销645从销插入孔643拔出，从而获得解除护板主体611与罩体612之间的连结的第4状态。

参照图12和图15，在第3横框架157安装有气缸634。气缸634具有销635。销635可利用气缸634的驱动在Y轴方向上进退。在罩体612设置有连结部632。在连结部632设置有销插入孔633。销插入孔633由在Y轴方向上贯通连结部632的贯通孔构成。

连结部632与气缸634一起构成第2连结机构631B。销635插入销插入孔633，从而获得借助第3横框架157使护板主体611与罩体612之间连结的第3状态。销635从销插入孔633拔出，从而获得解除护板主体611与罩体612之间的连结的第4状态。

根据这样的结构，在自动换刀装置141定位到待机位置Pa的情况下，利用第2连结机构631(631A、631B)使护板主体611与罩体612之间连结，从而罩体612更牢固地固定于护板主体611。由此，提高加工区域110的密闭性，因此，能够可靠地防止切削油或切屑等从加工区域110的内部向外部的泄漏。另外，在自动换刀装置141从待机位置Pa向机内侧换刀位置Pb移动的情况下，解除由第2连结机构631(631A、631B)进行的护板主体611与罩体612之间的连结，从而能够使罩体612与护板主体611分离，并使罩体612与自动换刀装置141一起进入加工区域110内。

以上进行了说明的、本发明的实施方式中的加工机械100具备：防护板181，其用于划分形成加工区域110；作为刀具保持部的刀具主轴121，其设置于加工区域110的内部，用于保持刀具；以及自动换刀装置141，其可在加工区域110的内部的作为第1换刀位置的机内侧换刀位置Pb与加工区域110的外部的待机位置Pa之间移动，在机内侧换刀位置Pb处更换被保持于刀具主轴121的刀具。防护板181具有罩体612，该罩体612与自动换刀装置141连结，在自动换刀装置141定位到待机位置Pa的情况下划分形成加工区域110，在自动换刀装置141从待机位置Pa向机内侧换刀位置Pb移动的情况下进入加工区域110的内部。

根据如此构成的、本发明的实施方式中的加工机械100，能够谋求机械的小型化，同时防止切削油或切屑等附着于自动换刀装置141。

此外，在本实施方式中，对以具有车削功能和铣削功能的组合机床为基础而构成了AM/SM混合加工机的情况进行了说明，但并不限于这样的结构，例如，也可以以具有铣削功能的加工中心为基础而构成AM/SM混合加工机。另外，本发明并不限于AM/SM混合加工机，也可以适用于车床、加工中心、或具有车削功能和铣削功能的组合机床。例如，在本发明适用于车床的情况下，保持刀具的刀具保持部也可以是具备自动换刀功能的刀架。

应该认为此次所公开的实施方式在全部的点都是例示，并非限制性的。本发明的范围不是由上述的说明、而是由权利要求书表示，意图在于包括与权利要求书同等的意味和范围内的全部的变更。

产业上的可利用性

本发明适用于具备自动换刀装置的各种加工机械。

附图标记说明

100、加工机械；110、加工区域；111、第1工件主轴；116、第2工件主轴；121、刀具主轴；122、主轴端面；123、侧面部；124、前表面部；131、附加加工用头；132、头主体；133、激光工具；136、圆盘部；141、自动换刀装置；142、147、伺服马达；143、升降臂；144、双臂；144P、第1把持部；144Q、第2把持部；145、156、齿条；146、小齿轮；148、331、基座；151、机座；152、第1纵框架；153、第2纵框架；154、第1横框架；155、312、轨道；157、第3横框架；161、床鞍；162、交叉滑板；163、滑枕；171、刀具库；181、防护板；191、激光工具收纳部；192、头收纳部；210、管线体；211、挠性管；211p、一端；211q、另一端；221、支承部；311、第2横框架；332、滑轮部；333、螺旋弹簧；334、支架；335、张力赋予机构；336、381、块；341、材料粉末供给装置；342、激光振荡装置；351、第1滑盖；352、管线体插入孔；353、第2滑盖；360、第2引导机构；370、第1引导机构；372、411、滑动件；380、连结机构；382、634、644、653、气缸；501、502、503、526、旋转轴线；504、505、回转轴线；611、护板主体；612、罩体；613、开闭盖；614、油盘；616、开口部；631、631A、631B、第2连结机构；632、642、655、连结部；633、643、652、销插入孔；635、645、654、销；651、第1连结机构。

Claims (5)

1.一种加工机械，其具备：

防护板，其用于划分形成加工区域；

刀具保持部，其设置于所述加工区域的内部，用于保持刀具；以及

自动换刀装置，其能够在所述加工区域的内部的第1换刀位置与所述加工区域的外部的待机位置之间移动，在所述第1换刀位置处更换被保持于所述刀具保持部的刀具，

所述防护板具有罩体，该罩体与所述自动换刀装置连结，在所述自动换刀装置定位到所述待机位置的情况下划分形成所述加工区域，在所述自动换刀装置从所述待机位置向所述第1换刀位置移动的情况下进入所述加工区域的内部。

2.根据权利要求1所述的加工机械，其中，

所述加工机械还具备工件主轴，该工件主轴用于保持工件，使工件以与水平方向平行的旋转轴线为中心旋转，

所述自动换刀装置能够在所述加工区域的内部沿着所述旋转轴线的轴向移动。

3.根据权利要求1或2所述的加工机械，其中，

所述加工机械还具备刀具库，该刀具库设置于所述加工区域的外部，用于收纳多个刀具，

所述自动换刀装置还能够在所述待机位置与所述加工区域的外部的第2换刀位置之间移动，在所述第2换刀位置处在所述刀具库与所述自动换刀装置之间更换刀具，而且，

所述加工机械具备能够在第1状态与第2状态之间动作的第1连结机构，该第1状态是在所述自动换刀装置定位到所述待机位置的情况下使所述自动换刀装置与所述罩体之间连结的状态，该第2状态是在所述自动换刀装置从所述待机位置向所述第2换刀位置移动的情况下解除所述自动换刀装置与所述罩体之间的连结的状态。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的加工机械，其中，

所述防护板还具有护板主体，该护板主体设置有在所述自动换刀装置定位到所述待机位置的情况下配置所述罩体的开口部，而且，

所述加工机械具备能够在第3状态与第4状态之间动作的第2连结机构，第3状态是在所述自动换刀装置定位到所述待机位置的情况下使所述护板主体与所述罩体之间连结的状态，第4状态是在所述自动换刀装置从所述待机位置向所述第1换刀位置移动的情况下解除所述护板主体与所述罩体之间的连结的状态。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的加工机械，其中，

所述自动换刀装置具有臂部，该臂部包括能够把持刀具的把持部，能够以与水平方向平行的回转轴线为中心回转，

所述罩体配置于所述臂部的侧方。

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