TW201718169A - 工作機械 - Google Patents

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TW201718169A
TW201718169A TW105131655A TW105131655A TW201718169A TW 201718169 A TW201718169 A TW 201718169A TW 105131655 A TW105131655 A TW 105131655A TW 105131655 A TW105131655 A TW 105131655A TW 201718169 A TW201718169 A TW 201718169A
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Taiwan
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tool
spindle
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working machine
cutter
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TW105131655A
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Inventor
Toshiyuki Suzuki
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Citizen Machinery Co Ltd
Citizen Watch Co Ltd
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/18—Compensation of tool-deflection due to temperature or force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
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Abstract

一種工作機械，具備保持工件的主軸、及配置有加工工件之工具的刀架，並將主軸與刀架相互且相對地移動自如地配置在底座上，且設置有在主軸與刀架之間，測量主軸及工具相對移動時的刀架相對於主軸的位移量之感測器，在該工作機械中，感測器是形成為藉由工具之往與工件的加工位置相異之位置的移動而間歇地測量位移量。

Description

工作機械
本發明是有關於一種具備有熱位移測量功能的工作機械。
發明背景 在NC車床上，是一邊使主軸所保持之工件(work)旋轉，一邊使刀具在與主軸的旋轉軸線垂直之切入方向上移動並使其抵接在工件上，且藉由將主軸或刀具在主軸軸線方向上相對地進給來將工件加工。在這樣的NC車床上，在將已固定在刀具支持座上的刀具朝切入方向進給時，會因為作為刀具支持座之驅動設備的滾珠螺桿之發熱等的熱所造成的伸長，因而導致刀具支持座的切入方向的位置相對於由NC裝置所指示的位置產生變化。由於因這樣的熱位移導致加工精度降低之故，所以已開發有一種NC車床，其是形成為測量刀具的切入方向的熱位移，並依據此來補正刀具支持座的切入量。
在專利文獻1中記載有一種形成為藉由裝設在刀具支持座上之切刀來進行切斷加工時，測量刀具的切入方向的熱位移之車床。在專利文獻1的發明中，是形成為：在切入方向上以刀具的前端超過主軸之旋轉軸線的位置作為切斷步驟之終點時，藉由使刀具支持座側的基準面抵接在接觸感測器而成為ON狀態，且藉由基準面從感測器離開而成為OFF狀態，並測量感測器成為OFF時的刀具之位置(進給馬達的旋轉位置)，以測量熱位移。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特許第5248030號公報
發明概要 依據專利文獻1的發明，雖然變得可用簡單的構成來測量熱位移，但是由於是形成在每個切斷步驟都使基準面抵接到接觸感測器，所以會有導致接觸感測器早期損耗之問題。
本發明是將解決像這樣以往技術的問題作為技術課題，其目的在於提供一種形成可高精度地測量熱位移，並且還防止了感測器早期損耗之情形的工作機械。 用以解決課題之手段
本發明的特徵為一種工作機械，具備：保持工件之主軸、及配置有加工前述工件之工具的刀架，並將前述主軸與前述刀架相互且相對地移動自如地配置在底座上，且設置有測量設備，該測量設備是在前述底座、與前述主軸或前述刀架之間，測量前述主軸與前述工具相對移動時之前述主軸或前述刀架相對於前述底座的位移量，其特徵在於：前述測量設備是藉由前述主軸與前述工具因應於前述工具之往與前述工件的加工位置相異之位置的配置之相對移動，而間歇地測量前述位移量。 發明效果
依據本發明，由於是作成：藉由主軸與工具因應於往與工件的加工位置相異的位置之工具的配置之相對的移動，來測量主軸與工具相對移動時的主軸或刀架相對於底座的位移量，所以與按每個切斷步驟使基準面抵接於接觸感測器之以往技術相異，而可以將測量設備的物理的接觸限定為只在測量時，而變得可抑制測量設備的損耗，並使其使用壽命延長。
用以實施發明之形態 在圖1中，工作機械10具有：與底座一體地構成的刀架支撐體12、搭載於底座的主軸台(圖未示)、安裝在已安裝於刀架支撐體12上的X軸線性導軌16、18上且相對於刀架支撐體12在X軸方向上滑動自如地設置之刀架20、22、及安裝在刀架20、22上之刀具支持座24、26。再者，前述主軸台具有下述的以往習知之構成：可將在圖1中以虛線表示之主軸11藉由主軸旋轉驅動機構(圖未示)支撐成以旋轉軸線O為中心旋轉驅動自如，且可藉由在Z軸方向上延伸的Z軸滾珠螺桿(圖未示)及Z軸驅動馬達(圖未示)而在Z軸方向上往復移動。
如圖2所示，X軸線性導軌16、18具有固定於刀架支撐體12上且在X軸方向上延伸的軌道16a、18a、和在該軌道16a、18a上滑動自如地裝設的滑動件16b、18b，並且刀架20、22是安裝在滑動件16b、18b上。刀架20、22與刀架支撐體12之間，裝設有在X軸方向上延伸的獨立之X軸滾珠螺桿(圖未示)，並且刀架20、22各自是如同以往習知地，藉由安裝在X軸滾珠螺桿的一個個的X軸驅動馬達(圖未示)，而變得可沿著軌道16a、18a在X軸方向(左右方向)上獨立並往復移動。又，刀具支持座24、26的每一個上安裝有成為加工用之工具的預定之切刀28、刀具30。
刀架支撐體12的前方12a側裝設有中空狀的導軸襯套14。被加工物之工件W是藉由在主軸11前端側被夾頭等的保持設備保持成在Z軸方向上插入、引導於導軸襯套14，並比導軸襯套14更朝前方突出。藉由一邊旋轉驅動主軸11、一邊利用X軸驅動馬達使刀架20、22在X軸方向上移動，就能藉由刀具30車削工件。
將長條形的棒材作為材料的情形下，當對從導軸襯套14突出的棒材部分進行加工，且加工完成時，可將加工完的製品以切刀28切斷而從棒材切離。由於材料正在旋轉，所以可藉由將切刀28在X軸方向上進給至主軸11的旋轉軸線O(X座標為0)，來將前述製品從棒材切離。然而，因為要避免切斷不良等，所以會藉由進給至稍微超越主軸11的旋轉軸線O之切斷結束位置，來完成切斷步驟。圖2是以切刀28的前端位於X軸方向上超過工作機械10之主軸11的旋轉軸線O的切斷結束位置的狀態來顯示。
於刀架支撐體12的導軸襯套14的裝設部分的下表面安裝有接觸式的感測器32作為測量設備。感測器32是連接到如工作機械10之NC裝置的控制裝置(圖未示)上，並且具有在X軸方向上可進退地設置的檢測桿32a，而可以形成能夠藉由測量該檢測桿32a的移動量來量測位移的位移感測器。感測器32是配置成：在切刀28的前端位於超過切斷結束位置並更進一步在X軸方向上移動了預定距離的位置時，使該檢測桿32a抵接於刀架20的抵接面20a。當檢測桿32a被抵接面20a推入感測器32的本體內部時，感測器32會測量檢測桿32a的移動量或推入量。亦即，在切刀28的移動方向上觀看時，感測器32是檢測作為移動側之刀架20相對於成為固定側之刀架支撐體12(底座)的位置來測量位移量。
以下，參照圖3來說明本實施形態的作用。 在圖3中，X=0所表示的是如三點鏈線所示，切刀28的前端位在主軸11之旋轉軸線O(圖1)上之位置。切斷步驟是在切刀28的前端位於超過X=0且更進一步在僅移動預定距離X1的切斷結束位置(X=X1)上結束。在通常的加工中，當切刀28的前端到達切斷結束位置(X=X1)時，刀架20會沿著X軸從棒材朝離開的方向進給，而進行下一個加工步驟的準備。
在本實施形態中，在測量熱位移時，作為與前述工件的加工位置相異之位置，是使切刀28超過切斷結束位置(X=X1)並更進一步在X軸方向上往測量位置(X=X3)進給而配置。將切刀28往測量位置(X=X3)進給的期間，於測量開始位置(X=X2)上，會使刀架20之抵接面20a抵接於感測器32之檢測桿32a，並於從測量開始位置(X=X2)往測量位置(X=X3)進給的期間，將該檢測桿32a朝X軸方向推入。
感測器32可將檢測桿32a的推入量(移動量)送出至工作機械10之NC裝置。相對於往相同座標位置(X3)之移動所進行的指示，一旦因熱位移而使刀架20的實際的位置與座標位置(X3)相異時，會使測量開始位置(X=X2)變動，並且使感測器32的推入量(檢測桿32a的移動量)變化，因而能夠進行熱位移量的量測。
這樣的熱位移測量，不用在每個切斷加工都進行，而是能夠間隔一定時間定期地或是以預定之周期間歇地進行。例如，從該工作機械10的加工之開始時的一定的時間，以高頻率進行熱位移測量，之後，可以隨著時間的經過而降低測量頻率。
依據本實施形態，由於是使測量位置(X=X3)位在對於主軸11的旋轉軸線O比切斷結束位置(X=X1)還要遠的位置上，所以在通常的切斷加工中，不會有刀架20的抵接面20a接觸於感測器32的檢測桿32a的情形。並且，由於只有在進行熱位移測量的情形下，才將切刀28與刀架20一起進給至測量位置(X=X3)，所以能將感測器32(檢測桿32a)與刀架20之間的物理的接觸限定為只在測量時，變得可抑制感測器32的損耗，而使其使用壽命延長。
又，作為與切刀28之前述工件的加工位置相異之位置，由於是將切斷結束位置(X=X1)設為在切斷方向上延長的位置，所以藉由在切斷步驟之結束時連續進行來使刀架20在切斷方向上移動，就能使切刀28容易地且圓滑地、在沒有多餘的不必要的動作的情形下處於與前述工件之加工位置相異的位置上，並且可以藉由將通常的切斷加工的動作稍微延長之程度的動作，而容易地進行熱位移測量。
在所述之實施形態中，雖然是以在X軸方向上被相向配置的刀架20、22之中，針對其中一邊的刀架20側測量熱位移的形式來作說明，但是本發明並不限定於此，即使是對另一邊的刀架22側，也可以藉由設置與感測器32獨立的感測器(圖未示)，來同樣地測量熱位移。此外，在所述之實施形態中，雖然是以測量在主軸11之旋轉軸線O的方向上觀看時在水平左右方向上之X軸進給的熱位移的形式來作說明，但是本發明並不限定於此，在將刀具在上下方向之Y軸方向上進給的形式的構成之車床上，可以藉由設置具有可在Y軸方向上進退的檢測桿之感測器，以測量Y軸進給的熱位移。此外，如專利文獻1中也有記載的，在合成X軸進給與Y軸進給而進給刀具的情形下，可以形成藉由設置於X軸進給及Y軸進給的每個上獨立的感測器，來針對X軸進給及Y軸進給雙方測量熱位移。
10‧‧‧工作機械
11‧‧‧主軸
12‧‧‧刀架支撐體
12a‧‧‧前方
14‧‧‧導軸襯套
16、18‧‧‧X軸線性導軌
16a、18a‧‧‧軌道
16b、18b‧‧‧滑動件
20、22‧‧‧刀架
20a‧‧‧抵接面
24、26‧‧‧刀具支持座
28‧‧‧切刀
30‧‧‧刀具
32‧‧‧感測器
32a‧‧‧檢測桿
O‧‧‧旋轉軸線
X1‧‧‧切斷結束位置
X2‧‧‧測量開始位置
X3‧‧‧測量位置
X、Y、Z‧‧‧方向
圖1是從正面所見之本發明的實施形態之工作機械的主要部位的概要圖。 圖2是下方所見之本發明的實施形態之工作機械的主要部位的概要圖。 圖3是用於說明圖2之實施形態的作用的示意圖。
11‧‧‧主軸
12‧‧‧刀架支撐體
14‧‧‧導軸襯套
16、18‧‧‧X軸線性導軌
16a、18a‧‧‧軌道
16b、18b‧‧‧滑動件
20、22‧‧‧刀架
20a‧‧‧抵接面
24、26‧‧‧刀具支持座
28‧‧‧切刀
30‧‧‧刀具
32‧‧‧感測器
O‧‧‧旋轉軸線
X、Y‧‧‧方向

Claims (4)

  1. 一種工作機械，具備： 保持工件的主軸；及 配置有加工前述工件之工具的刀架， 前述工作機械是將前述主軸與前述刀架相互且相對地移動自如地配置在底座上； 且設置有測量設備，該測量設備是在前述底座、與前述主軸或前述刀架之間，測量前述主軸與前述工具相對移動時之前述主軸或前述刀架相對於前述底座的位移量， 其特徵在於：前述測量設備是藉由前述主軸與前述工具因應於前述工具之往與前述工件的加工位置相異之位置的配置之相對移動，而間歇地測量前述位移量。
  2. 如請求項1的工作機械，其中是使前述刀架與前述主軸相對地移動成在將已加工的零件從前述工件切離之切斷加工時，前述切斷加工用的工具間歇地超過前述切斷加工的結束位置而進給，並將前述測量設備配置成可以在此移動位置上進行前述位移量的測量。
  3. 如請求項2的工作機械，是構造成：自前述工作機械之起動時開始，在預定時間高頻率地測量相對位置，之後，隨著時間的經過而降低測量頻率。
  4. 如請求項1至3中任一項的工作機械，其中前述測量設備為具有在前述刀具之進給方向上可進退地設置的檢測桿且被固定在前述底座的位移感測器。
TW105131655A 2015-09-30 2016-09-30 工作機械 TW201718169A (zh)

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