TW201941867A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

一種工作機械（1），其具有主軸（4）、使主軸（4）朝X軸方向移動的主軸X軸移動機構、安裝有對工件（W）進行加工的刀具（12）的刀架（10）、以及使刀架（10）朝X軸方向移動的刀架X軸移動機構，且於刀架（10）上設置有使刀具（12）旋轉的旋轉機構，所述工作機械（1）的特徵在於包括：算出單元（20），算出使刀具（12）旋轉成所期望的旋轉角度（α）時的刀具（12）的X軸方向的移動距離（XA）；以及控制單元（20），以主軸（4）對應於移動距離（XA），追隨刀具（12）朝X軸方向移動的方式，控制主軸X軸移動機構的動作。

Description

工作機械

本發明是有關於一種藉由刀具對工件進行加工的工作機械。

先前，作為藉由刀具對工件進行加工的工作機械，已知有如下的工作機械：於藉由作為刀具的旋轉工具對已由工件處理裝置握持的工件進行加工時，使旋轉工具相對於工件旋轉，藉此可自相對於工件傾斜的方向進行加工（例如參照專利文獻1）。
[現有技術文獻]
[專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2009-107078號公報

[發明所欲解決之課題]

本發明的課題在於提供一種藉由使安裝於刀架（tool rest）上的刀具旋轉，而可自相對於工件傾斜的方向對已由主軸握持的工件進行加工的小型的工作機械。
[解決課題之手段]

本發明的工作機械包括：主軸，握持工件；主軸X軸移動機構，使所述主軸朝X軸方向移動，X軸方向是與平行於該主軸的軸線的Z軸方向呈正交的方向；刀架，安裝有對所述工件進行加工的刀具；以及刀架X軸移動機構，使所述刀架朝X軸方向移動；且於所述刀架上設置有使所述刀具旋轉的旋轉機構，所述工作機械包括：算出單元，算出藉由所述旋轉機構來使所述刀具旋轉成所期望的旋轉角度時的所述刀具的X軸方向的移動距離；以及控制單元，以所述主軸對應於由所述算出單元所算出的所述移動距離，追隨所述刀具朝X軸方向移動的方式，控制所述主軸X軸移動機構的動作。

本發明的工作機械較佳為於所述結構中，當所述主軸對應於所述移動距離朝X軸方向移動時，所述控制單元以使所述刀架朝X軸方向移動的方式，控制所述刀架X軸移動機構的動作。

本發明的工作機械較佳為於所述結構中，所述主軸是與正面主軸相向的背面主軸，用於對已由所述正面主軸握持的工件進行加工的正面側刀具，是以刀尖相對於所述刀具朝向相反方向而安裝於所述刀架上，且所述旋轉機構的旋轉軸設定於所述正面側刀具的刀尖上。
[發明的效果]

根據本發明，以主軸對應於由算出單元所算出的刀具的X軸方向的移動距離，追隨刀具朝X軸方向移動的方式，控制主軸X軸移動機構的動作，藉此可抑制刀架的X軸方向的衝程，可提供一種能夠自傾斜方向對已由主軸握持的工件進行加工的小型的工作機械。

作為本發明的一實施方式的工作機械1是作為電腦數值控制（Computer Numerical Control，CNC）車床來構成者，具有配置於基台2上的正面主軸3、及作為空開規定的間隔與正面主軸3相向的主軸的背面主軸4。

正面主軸3於前端包括夾頭3a，可藉由夾頭3a來握持工件W。正面主軸3例如由電動馬達等驅動源（未圖示）進行旋轉驅動，並與工件W一同旋轉。

背面主軸4於前端包括夾頭4a，可接收已於正面主軸3上得到加工的工件W並藉由夾頭4a來握持。背面主軸4例如由電動馬達等驅動源（未圖示）進行旋轉驅動，並與工件W一同旋轉。

於正面主軸3的前方，空開規定的間隔而設置有導軸襯（guide bush）5。導軸襯5與正面主軸3同軸地配置並固定於基台2上，旋轉自如地支持已由正面主軸3握持的工件W的前端側的部分。

配置正面主軸3的正面主軸台6經由沿著與正面主軸3的軸線平行的Z軸方向配置的Z軸導軌6a而裝載於基台2上。在正面主軸台6與基台2之間設置有包括滾珠螺桿或電動馬達等的驅動機構（未圖示），正面主軸台6可由驅動機構驅動而沿著Z軸導軌6a朝Z軸方向移動。藉由正面主軸台6朝Z軸方向移動而變更正面主軸3的Z軸方向的位置。

配置背面主軸4的背面主軸台7經由沿著與背面主軸4的軸線平行的Z軸方向配置的Z軸導軌7a而裝載於基台2上。在背面主軸台7與基台2之間設置有包括滾珠螺桿或電動馬達等的驅動機構（未圖示），背面主軸台可由驅動機構驅動而沿著Z軸導軌7a朝Z軸方向移動。藉由背面主軸台7朝Z軸方向移動而變更背面主軸4的Z軸方向的位置。

背面主軸4經由沿著與Z軸方向正交的X軸方向配置的X軸導軌7b而裝載於背面主軸台7上。在背面主軸4與背面主軸台7之間設置有包括滾珠螺桿或電動馬達等的驅動機構（未圖示），背面主軸4由驅動機構驅動而沿著X軸導軌7b朝X軸方向移動，藉此變更X軸方向的位置。即，於本實施方式中，藉由X軸導軌7b與驅動機構來構成使背面主軸4朝X軸方向移動的主軸X軸移動機構。

工作機械1包括刀架10。刀架10具有安裝部10a，於安裝部10a上安裝有用於對已由正面主軸3握持的工件W進行加工的正面側刀具11、及作為用於對已由背面主軸4握持的工件W進行加工的刀具的背面側刀具12。於本實施方式中，正面側刀具11與背面側刀具12分別成為由未圖示的電動馬達等驅動源進行旋轉驅動的鑽頭等旋轉刀具（旋轉工具）。正面側刀具11與背面側刀具12相互使刀尖（軸方向的前端）朝向相反側來安裝於安裝部10a上。

刀架10裝載於移動台13上。移動台13經由沿著X軸方向配置的X軸導軌13a而裝載於基台2上。在移動台13與基台2之間設置有包括滾珠螺桿或電動馬達等的驅動機構（未圖示），移動台13可由驅動機構驅動而沿著X軸導軌13a朝X軸方向移動。即，於本實施方式中，藉由X軸導軌13a與驅動機構來構成使刀架10朝X軸方向移動的刀架X軸移動機構。藉由移動台13朝X軸方向移動來變更刀架10或正面側刀具11及背面側刀具12的X軸方向的位置。

刀架10包括自安裝部10a的端部起在水平方向上延長的臂部10b，於臂部10b處由移動台13旋轉自如地支持。在刀架10與移動台13之間設置有包括電動馬達或減速機等的驅動機構（未圖示），刀架10可由驅動機構進行旋轉驅動，藉此以與Z軸方向及X軸方向垂直的旋轉軸14為中心相對於移動台13進行旋轉。即，於本實施方式中，藉由旋轉軸14與驅動機構來構成使刀架10與正面側刀具11及背面側刀具12一同以旋轉軸14為中心進行B軸旋轉的旋轉機構。藉由刀架10以旋轉軸14為中心進行旋轉，而變更正面側刀具11及背面側刀具12相對於工件W形成的傾斜角度。

此處，正面側刀具11及背面側刀具12相對於工件W形成的傾斜角度是正面側刀具11及背面側刀具12的軸線方向相對於工件W的軸線的方向即Z軸方向形成的角度，設為與刀架10的旋轉角度α相同的角度。

於本實施方式中，正面側刀具11以刀尖位於旋轉軸14的軸線上的方式安裝。藉此，可不改變正面側刀具11的刀尖的X軸方向的位置，而變更正面側刀具11相對於已由正面主軸3握持的工件W的傾斜角度，可實現能夠容易地控制對已由正面主軸3握持的工件W進行加工時的正面側刀具11的旋轉或移動。

工作機械1具有作為控制單元的控制部20。控制部20例如可由包括中央處理單元（Central Processing Unit，CPU）（中央運算處理裝置）或記憶體等儲存單元的微電腦構成。對正面主軸3進行旋轉驅動的驅動機構、對背面主軸4進行旋轉驅動的驅動機構、朝Z軸方向驅動正面主軸3的驅動機構、朝Z軸方向驅動背面主軸4的驅動機構、朝X軸方向驅動背面主軸4的驅動機構、使刀架10旋轉的驅動機構、以及對正面側刀具11與背面側刀具12進行旋轉驅動的驅動源等分別由控制部20控制。

於控制部20上連接有輸入刀架10的旋轉角度等各種加工條件的輸入部30。控制部20根據已被輸入至輸入部30中的加工條件，一面利用CNC功能一面對所述各機構等進行統一控制，而執行藉由正面側刀具11或背面側刀具12的工件W的加工。

控制部20具有作為算出單元的功能，於藉由背面側刀具12對已由背面主軸4握持的工件W進行加工的情況下，當刀架10的旋轉角度α已被輸入至輸入部30中時，算出與刀架10的旋轉角度α對應的背面側刀具12的刀尖的相對於X軸方向的基準位置P的朝X軸方向的移動距離XA。

此處，如圖1所示，背面側刀具12的刀尖的X軸方向的基準位置P變成與已由背面主軸4握持的工件W的被加工部位對應的規定的X軸方向位置，於圖1中，基準位置P由與Z軸方向平行的線段表示。

再者，於本實施方式中，如圖1所示，基準位置P變成於X軸方向上相對於正面主軸3或背面主軸4的軸線偏離的位置，但可將基準位置P設為與正面主軸3或背面主軸4的軸線一致的位置等對應於工件W的加工位置來適宜變更基準位置P的X軸方向的位置。

由控制部20所算出的移動距離XA如圖1所示是如下的距離：當假定以背面側刀具12的刀尖於圖1中位於比基準位置P更上方側的方式，使刀架10旋轉成已被輸入至輸入部30中的所期望的旋轉角度α（圖1中由兩點鏈線表示）時，於背面側刀具12的刀尖（前端）與基準位置P之間產生的X軸方向的距離。如圖1所示，移動台13於旋轉角度α為0度時的背面側刀具12的刀尖位於基準位置P上時，於控制部20中，例如可根據事先輸入至控制部20中的自旋轉軸14至背面側刀具12的刀尖為止的距離x與旋轉角度α，將移動距離XA作為XA＝x·sinα來算出。

控制部20以與如所述般算出的移動距離XA相應地旋轉成所期望的旋轉角度α的背面側刀具12的刀尖的X軸方向位置位於基準位置P上的方式，控制主軸X軸移動機構及所述刀架X軸移動機構的動作，即刀架10及背面主軸4的朝X軸方向的移動。

繼而，對使用工作機械1的工件W的加工的實施進行說明。

於藉由正面側刀具11自相對於Z軸方向以所期望的角度傾斜的方向對已由正面主軸3握持的工件W進行加工的情況下，若所期望的旋轉角度被輸入至輸入部30中，則刀架10旋轉而使正面側刀具11朝向相對於Z軸方向僅傾斜了所期望的旋轉角度的方向，以正面側刀具11於維持所述旋轉角度的狀態下接近已由正面主軸3握持的工件W的方式，控制正面主軸3的移動與刀架10的移動，將正面側刀具11按壓於已由正面主軸3握持的工件W上來對工件W進行相對於Z軸方向傾斜的方向的開孔加工等。

另一方面，於藉由以所期望的傾斜角度傾斜的背面側刀具12對已由背面主軸4握持的工件W進行加工的情況下，控制部20以進行圖2（a）至圖2（c）、圖3（a）至圖3（d）中所示的工序的方式進行根據圖4中所示的流程圖的控制，而執行藉由背面側刀具12的工件W的加工。

首先，當於已使背面側刀具12以所期望的傾斜角度傾斜的狀態下對工件W進行加工時，若如圖4的步驟S1所示般，設定與所述傾斜角度對應的刀架10的旋轉角度α並輸入至輸入部30中，則於步驟S2中，藉由具有作為算出單元的功能的控制部20，算出與刀架10的旋轉角度α對應的背面側刀具12的刀尖的相對於基準位置P的朝X軸方向的移動距離XA。

其次，如圖4的步驟S3所示，控制部20將已算出的移動距離XA與刀架10的可朝X軸方向移動的最大距離XM進行比較。

此處，刀架10的可朝X軸方向移動的最大距離XM如圖1所示，是刀架10將背面側刀具12的刀尖的移動距離XA被算出時的位置作為起點，於移動機構上朝自基準位置P離開的方向可移動的最大距離。於圖1中所示的情況下，最大距離XM是自刀架10的初始位置（旋轉角度α為0度時的背面側刀具12的刀尖位於基準位置P上時的位置）至X軸導軌13a的圖中下方側的衝程端為止的沿著X軸方向的距離。

若於步驟S3中，判斷由控制部20所算出的移動距離XA為刀架10的可朝X軸方向移動的最大距離XM以下，則於步驟S4中，如圖2（a）所示，控制部20使刀架10朝X軸方向僅移動了移動距離XA後，如圖2（b）所示，使刀架10以旋轉角度變成α的方式將旋轉軸14作為中心進行旋轉。若刀架10的旋轉角度變成α，則背面側刀具12的刀尖的X軸方向位置位於基準位置P上。

藉由所述一連串的程序而可使背面側刀具12的刀尖的X軸方向位置與基準位置P上一致，因此如圖2（c）所示，控制部20使背面主軸4朝Z軸方向移動，使背面側刀具12旋轉並於維持所述旋轉角度α的狀態下實施工件W的加工，藉此可對工件W進行相對於Z軸方向僅傾斜了旋轉角度α的方向的開孔加工。

如此，於被輸入至輸入部30中的刀架10的旋轉角度α為規定值以下的情況下，由控制部20所算出的移動距離XA變成刀架10的最大距離XM以下，因此可於將背面主軸4維持在呈同軸狀地與正面主軸3相向的位置上的狀態下，僅使刀架10朝X軸方向移動來進行藉由背面側刀具12的工件W的加工。

另一方面，於被輸入至輸入部30中的刀架10的旋轉角度α大於規定值的情況下，於步驟S3中，判斷由控制部20所算出的移動距離XA大於自刀架10的初始位置起朝X軸方向可移動的最大距離XM。

於此情況下，於步驟S5中，如圖3（a）所示，控制部20使刀架10朝X軸方向（圖3（a）至圖3（d）中朝下方向）僅移動了最大距離XM後，如圖3（b）所示，使背面主軸4朝與刀架10的X軸移動方向相反的方向僅移動由移動距離XA－最大距離XM所算出的距離。即，於由控制部20所算出的移動距離XA超過了刀架10的可移動的最大距離XM的情況下，使刀架10朝X軸方向僅移動最大距離XM，並且使背面主軸4朝與刀架10相反的方向僅移動超過了刀架10的可移動的最大距離XM的不足部分的距離。

於使刀架10及背面主軸4如所述般朝X軸方向移動後，如圖3（c）所示，控制部20使刀架10以旋轉角度變成α的方式將旋轉軸14作為中心進行旋轉。若刀架10的旋轉角度變成α，則背面側刀具12的刀尖的X軸方向位置位於基準位置P上。

藉由所述一連串的程序而可使背面側刀具12的刀尖的X軸方向位置與基準位置P上一致，因此如圖3（d）所示，使背面主軸4朝Z軸方向移動，使背面側刀具12旋轉並於維持所述旋轉角度α的狀態下實施工件W的加工，藉此可對工件W進行相對於Z軸方向僅傾斜了旋轉角度α的方向的開孔加工等。

如此，於被輸入至輸入部30中的刀架10的旋轉角度α大於規定值的情況下，由控制部20所算出的移動距離XA變得大於刀架10的最大距離XM，但可藉由使刀架10朝X軸方向僅移動最大距離XM，並使背面主軸4朝與刀架10相反的方向移動移動距離XA之中，於刀架10的最大距離XM的移動中不足的移動部分來彌補。因此，即便以僅藉由刀架10的X軸方向的移動無法進行加工的大的傾斜角度使背面側刀具12傾斜，亦可進行加工。

如以上般，根據本實施方式的工作機械1，藉由進行使刀架10與背面主軸4協同朝X軸方向移動的控制，可不增加刀架10的朝X軸方向的移動衝程，而於刀架10的旋轉角度α大於規定值的情況下亦進行工件W的加工。因此，於當藉由安裝於刀架10上的背面側刀具12對已由背面主軸4握持的工件W進行加工時，可藉由使刀架10以旋轉軸14為中心進行旋轉而自相對於Z軸方向傾斜的各種方向進行工件W的加工的工作機械1中，不論刀架10的旋轉角度α，均可抑制刀架10的X軸方向的衝程並自傾斜方向進行工件W的加工，而可使該工作機械1小型化。

另外，可根據已被輸入至輸入部30中的旋轉角度α，算出使刀架10以旋轉角度變成α的方式進行了旋轉時在背面側刀具12的刀尖與工件W的被加工部位之間產生的X軸方向的移動距離XA，並對應於該算出結果，事先決定使刀架10及背面主軸4移動至X軸方向的哪個位置為止，因此可容易地控制刀架10及背面主軸4的移動。

本發明並不限定於所述實施方式，可於不脫離其主旨的範圍內進行各種變更。

例如，於所述實施方式中，於工作機械1中僅設置有以旋轉軸14為中心進行旋轉的刀架10，但並不限定於此，亦可設為包括與刀架10不同的其他刀架，且藉由安裝於所述其他刀架上的刀具亦可進行工件W的加工的結構。

於所述實施方式中，將工作機械1設為包括正面主軸3與背面主軸4這一對主軸者，但並不限定於此，亦可設為僅包括一個主軸的結構。

於所述實施方式中，將正面側刀具11及背面側刀具12分別設為旋轉刀具，但並不限定於此，例如亦可為端銑刀（end mill）等其他刀具。

於所述實施方式中，將旋轉軸14設定於其軸線穿過正面側刀具11的刀尖的位置上，但並不限定於此，只要於刀架10進行了旋轉時背面側刀具12的刀尖的X軸方向的位置變化，則旋轉軸14的位置可進行各種變更。

1‧‧‧工作機械

2‧‧‧基台

3‧‧‧正面主軸

3a‧‧‧夾頭

4‧‧‧背面主軸

4a‧‧‧夾頭

5‧‧‧導軸襯

6‧‧‧正面主軸台

6a‧‧‧Z軸導軌

7‧‧‧背面主軸台

7a‧‧‧Z軸導軌

7b‧‧‧X軸導軌

10‧‧‧刀架

10a‧‧‧安裝部

10b‧‧‧臂部

11‧‧‧正面側刀具

12‧‧‧背面側刀具（刀具）

13‧‧‧移動台

13a‧‧‧X軸導軌

14‧‧‧旋轉軸

20‧‧‧控制部（控制單元、算出單元）

30‧‧‧輸入部

W‧‧‧工件

α‧‧‧旋轉角度

P‧‧‧基準位置

x‧‧‧距離

XA‧‧‧移動距離

XM‧‧‧最大距離

X、Z‧‧‧軸

S1～S5‧‧‧步驟

圖1是概略性地表示作為本發明的一實施方式的工作機械的結構的說明圖。

圖2（a）至圖2（c）分別是表示與刀架一同旋轉的刀具對已由背面主軸握持的工件進行加工的程序的說明圖。

圖3（a）至圖3（d）分別是表示藉由以更大的旋轉角度與刀架一同旋轉的刀具對已由背面主軸握持的工件進行加工的程序的說明圖。

圖4是用於判斷對應於刀架的旋轉角度的背面主軸與刀架的朝X軸方向的移動的流程圖。

Claims (3)

1. 一種工作機械，其包括： 主軸，握持工件； 主軸X軸移動機構，使所述主軸朝X軸方向移動，X軸方向是與平行於該主軸的軸線的Z軸方向呈正交的方向； 刀架，安裝有對所述工件進行加工的刀具；以及 刀架X軸移動機構，使所述刀架朝X軸方向移動；且 於所述刀架上設置有使所述刀具旋轉的旋轉機構，所述工作機械的特徵在於包括： 算出單元，算出藉由所述旋轉機構來使所述刀具旋轉成所期望的旋轉角度時的所述刀具的X軸方向的移動距離；以及 控制單元，以所述主軸對應於由所述算出單元所算出的所述移動距離，追隨所述刀具朝X軸方向移動的方式，控制所述主軸X軸移動機構的動作。
2. 如申請專利範圍第1項所述的工作機械，其中於所述主軸對應於所述移動距離朝X軸方向移動時，所述控制單元以使所述刀架朝X軸方向移動的方式，控制所述刀架X軸移動機構的動作。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的工作機械，其中所述主軸是與正面主軸相向的背面主軸， 用於對已由所述正面主軸握持的工件進行加工的正面側刀具，是以刀尖相對於所述刀具朝向相反方向而安裝於所述刀架上，且 所述旋轉機構的旋轉軸設定於所述正面側刀具的所述刀尖上。