TWI259115B - Machining method in multi-function machine tool - Google Patents

Description

1259115 玖、發明說明： t發日月戶斤屬之技術領城】 發明領域 本發明係有關於一種複合加工工作機械及該複合加工 5工作機械之加工方法，係藉安裝於可以旋轉運動及2方向以 上的直線運動之旋轉刀具台之工具，加工保持於可以旋轉 之主軸前端的工作物安襞裝置之工作物者，詳而言之，係 有關於-種可在工作物上加工多種形狀之螺旋溝之複合加 工工作機械及該複合加工工作機械之加工方法。 10 【先前技術】 發明背景 ㈣上加工聽形狀之螺旋溝之方法 述之專利文獻1、專利文獻 u ; 15 20 使，旋轉並且使工具：:==- :加工方法，但是，用以實施該方法之工且機 械，很難任意設定溝寬度、溝本々 /、幾、又成專用 面形狀等。另外，由於必須導入ζ '工具旋轉半径）、讀 機械，以致於加工成本增加。场仃如此加工之專 在專利文獻2中揭示使卫作物旋 —步使工具於X軸及γ軸方向移動以W使轉檯旋轉， 凸輪溝之方法。但是，其中未夕-M加工滾桎齒輪凸輪 輛及Y軸方向移動以進行所望形狀之何具體地進行工具ό 仃溝加工需要何種之Nc加卫 ^4加卫’且為了實際 鵰等計算用以加工所望形狀：不明。從而，必須箱 具之運動軌跡等，^ I259ll5 由其計算結果作成實際的NC加工程式。 專利文獻1 特表平6-506640號公報 專利文獻2 專利第3170790號公報 10 如以上所述’以往在工作物上加工複雜的形狀之螺旋 溝，需要專用機械以致於加工成本增大，或报難任意設定 ，寬度、溝半徑、龍面形狀等。另外，組合轉檯:: 與工具的XY軸㈣進行溝加工時，存在有算出工具的運動 路徑複雜之問題點。 、在此，本發明係關於一種藉通用之複合加工工作機 械，可以在工作物上加工多種的形狀之螺旋溝之複合加工 工作機械及複合加工工作機械之加工方法。 【發明内容】 15發明概要 為了達成上述目的，本發明之複合加工工作機械包含有： 主軸，係設置成可以相對工具機的基體旋轉，且具有用以 將工:物安裳在前端之工作物安裝裝置；刀具台本體’ 1系 相對則述主轴，設置成可以在與前述主轴的轴線平行之第1 20直線方向及與前述第丄直線方向垂直之第2直線方向上相對 地移動；旋轉刀具台，係設置於前述刀具台本體且可以安 裝:具’亚且設置成相對前述刀具台本體，可以以在垂直 於刖述第1直線方向及前述第2直線方向的兩方向之方向上 具有軸線之旋轉軸為中心旋轉；及控制裝置，係用以㈣ 6 1259115 以前述主軸之軸線為中心旋轉之前述主轴的旋轉運動、以 前述旋轉軸之軸線為中心旋轉之前述旋轉刀具台的旋轉運 動、以及在前述第1直線方向及前述第2直線方向上之前述 主軸與前述刀具台本體的相對移動；又前述控制裝置，係 5 使以前述旋轉刀具台之前述旋轉轴為中心之旋轉運動，與 因前述刀具台本體在前述第1直線方向及前述第2直線方向 上之相對移動而產生之圓弧運動並行且同時地進行，藉 此，可以相對前述旋轉刀具台，進行以與前述旋轉軸不同 之任意位置為中心之旋轉運動。 10 另外，在上述之複合加工工作機械中，前述刀具台本體以 設置成可以相對前述基體於前述第1直線方向及前述第2直 線方向移動較佳。 另外，在上述之複合加工工作機械中，前述控制裝置， 係以使前述工作物進行與前述旋轉運動及前述圓弧運動並 15 行且同時之以前述主軸的軸線為中心之旋轉運動，藉此， 可以對前述工作物進行螺旋溝的加工者較佳。 另外，在上述之複合加工工作機械中，前述旋轉刀具 台以前述旋轉刀具台係可以安裝作為進行前述螺旋溝的加 工之工具之板狀切削刀者較佳。 20 另外，在上述之複合加工工作機械中，前述旋轉刀具 台係以前述旋轉刀具台係可以安裝對前述工作物進行旋轉 切削加工之旋轉切削工具，又前述控制裝置係可以連續進 行工作物的前述螺旋溝的加工與前述旋轉切削加工者較 1259115 另外，在上述之複合加工工作機械中，前述旋轉刀具 台以至少包括：第1安裝部，係用以可裝卸地安裝進行前述 螺旋溝的加工之工具；及第2安裝部，係用以可裝卸地安裝 進行前述旋轉切削加工之旋轉切削工具者較佳。 5 另外，在上述之複合加工工作機械中，前述旋轉刀具 台以至少可以安裝進行前述螺旋溝的粗加工之銑床工具者 較佳。 另外，在上述之複合加工工作機械中，前述旋轉刀具 係以包括可以旋轉之工具主轴，且在前述工具主軸的前端 10 部設置有工具安裝部，又前述工具安裝部為可以安裝前述 銑床工具及前述板狀切削刀者較佳。 另外，在上述之複合加工工作機械中，前述工具安裝 部以前述工具安裝部具有在安裝有前述板狀切削刀時，限 制前述板狀切削刀以前述工具主軸為中心旋轉之旋轉限制 15 裝置者較佳。 另外，較佳地，在上述之複合加工工作機械中，前述 工作物安裝裝置係於前述主軸的軸線上的前方側，可以在 遠離前述主軸一定距離之位置處安裝前述工作物，且當並 行且同時地進行以前述旋轉刀具台的前述旋轉軸為中心之 20 旋轉運動，與因前述刀具台本體的前述第1直線方向及前述 第2直線方向的相對運動而產生之圓弧運動，並藉此相對前 述旋轉刀具台進行以與前述旋轉軸不同之任意位置為中心 之旋轉運動時，使設置於前述基體上且可使加工區域内產 生之飛散物不會飛散至加工區域的外部之防濺罩或前述基 1259115 k本身’肖前述旋轉刀具不會互相干擾。 卜’本發明之複合加工工作機械之加工方法，該複 口加工工作機械包含：主軸，係設置成可以相對工具機的 基&力疋轉’且具有用以將工作物安裝在前端之工作物安裝 衣置’刀具台本體，係相對前述主軸，設置成可以在與前 述主轴的車由線平行之第1直線方向及與前述第1直線方向垂 直之第2直線方向上相對地移動；及旋轉刀具台，係設置於 刖述刀具台本體且可以安裝工具，並且設置成相對前述刀 10 15 具口本體，可以以在垂直於前述第丨直線方向及前述第2直 線方向的兩方向之方向上具有軸線之旋轉㈣中心旋轉， 又該加工方法包含有：將安裝於前述旋轉刀具台之前述工 具進行旋魏狀h位置狀於與前錢熟不同之任 意位置之程序；求出為了使前駐具進行前述旋轉運動所 ㈣的，亚且是藉由前述刀具台本體的前迷第i直線方向及 前述第2直線方向9目對移動所產生的圓弧運動之 使前述旋轉刀具台進行以前述旋_為中心之 並且使前述刀具台本體與前述旋轉刀具台的前述旋轉運動 並行且同時地進行前述圓弧運動，且使前述卫具以前述中 心位置為N進行前述圓弧運動錢在前述 加工之程序。 運订 另外猶地，在上述之複合加1工作機械之加工方 求出前述㈣運動之程序包括：設定由前述U進行* 運動的中心位置到前述工具的前端位疋轉 I〈罘1尺寸之裎戾· 求出由前述旋轉運動的中心位置到前 ’ 置引月J述旋轉軸的中心位置 20 1259115 之第2尺寸之程序；及由前述工具進行旋轉運動的開始角度 位置及結束角度位置與前述第2尺寸，求出前述圓弧運動的 半徑、開始位置及結束位置之程序。 另外，較佳地，在上述之複合加工工作機械之加工方 5 法中，在前述工作物上進行加工之程序係，隨著前述工作 物與前述旋轉運動及前述圓弧運動並行且同時地以前述主 軸軸線為中心旋轉的旋轉運動，在前述工作物上進行螺旋 溝之加工。 另外，在上述之複合加工工作機械之加工方法中，在 10 前述工作物上進行加工之程序係，進行相對前述工作物的 旋轉運動相位關係不同之前述旋轉運動及前述圓孤運動， 並進行前述工具之刃部寬度以上之溝寬度的溝加工。 I：實施方式3 較佳實施例之詳細說明 15 參照圖面針對本發明之實施形態加以說明。第1圖為顯 示本發明之複合加工工作機械的全部構造之圖。在作為複 合加工工作機械1的基體之基台2上固定配置有主軸台3，且 在主轴台3設置有用以旋轉驅動工作物之可旋轉主轴31。主 軸31配置成其中心軸線呈水平方向，且令其中心軸線方向 20 為垂直座標系的Z軸方向。 而且，在主轴前端固定有用以安裝工作物之工作物安 裝裝置37，且主軸31在將工作物安裝於工作物安裝裝置37 之狀態下，藉内建型之主軸馬達（未圖示）旋轉驅動。另 外，控制主軸31的旋轉運動之NC裝置（未圖示）包括使主 10 1259115 抽31連續旋轉以進行切削加工之機能，與將主仙旋轉定 位於C軸方向（Z轴的圓周方向）之正反方向之機能。才 在面向形成於基台2之前方之垂直面上，2條車床尾座 導執2丨、洲找置於Z軸方向。車床尾座Μ被支撐在車床 5尾座$執21 21上且可以於z軸方向移動。進給螺桿a藉轴 承部2如、现可以旋轉地被支撐於車床尾座導執21、21之 間且在軸承部23b安袭有車床尾座移動馬達μ。車床尾座移 動馬達23的輸出軸與進給螺桿Μ係料結構件（未圖示） 連結。 1〇 另外，在車床尾座34固定有滾珠螺帽（未圖示），且進 給螺桿22及滾珠螺帽構成滾珠螺栓機構。車床尾座34係藉 車床尾座移動馬達23及滚珠螺栓機構，移動及定位於ζ軸方 向。在車床尾座34設置有可以旋轉之車床尾座心軸35，該 車床尾座心軸35與主軸31對向且可由主軸31的相反側支撐 15工作物。 在基台2的水平之上面，於ζ軸方向固定配置有2條2軸 導執24。在該Ζ軸導軌24，鞍架5可以移動地設置於ζ軸方 向。在鞍架5的下面配置有由未圖示之滾珠螺帽及2軸進給 累才干所構成之滾珠螺检機構。藉由以Ζ軸傳送馬達（未圖示） 旋轉驅動其Ζ軸進給螺桿，可以使鞍架5於ζ軸方向移動。 而且，2條Υ軸導執51分別水平地固定配置於鞍架5的上 面。Υ轴導軌51的方向為Υ軸方向，且為與ζ軸垂直之方向。 又’在此，Υ軸導軌51雖水平配置，不過Υ軸導軌沒有必要 水平’亦可為傾斜配置。滾珠導件本體52可以移動地設置 !259115 轴導軌51，且γ軸導軌51與滾珠導件本體52構成縱向 運動滾動引導構件。 在滾珠導件本體52上搭載有管柱6。管柱6可以將鞍架5 2動於¥軸方向。在管柱6的下面，配置有由未圖示之滾 ^帽及Υ軸進給螺桿所構成之滾珠螺检機構。以Υ軸傳送 3(未圖示）藉旋轉驅動其γ軸進給螺桿，可以使管柱6 ;Υ轴方向移動。 在管柱6的前面側配置有刀 ,^ I,刀具。7,刀具台7係由刀具台 10 15 =71與旋轉刀具台72所構成。在管如的前面側的垂直 ^條X轴導軌61时配置於垂直方向。χ轴導執61的方 軸方向’且為垂直於γ轴及冰之方向。由於2條χ轴 二配置㈣直平面内，所料以有料地排出切削時 = 滾珠導件本體（未圖示）可以移動地設置於各χ ，且在職辑件本體上搭載有 =台71係可以於X軸方向也就是垂直方向移動通過管柱6 ^2。。另外’在刀具台本體71配置有可叫轉之旋轉刀具 在刀具台本體71的後面_定配置有滚珠螺帽（未圖 =’且在其滾珠螺帽上螺合有X軸傳送螺帽62，並且滚珠 =及X軸進給螺桿62構成滾珠螺栓機構。x轴進給螺桿62 :由承部62a、62b可以旋轉地支擇，轴承部仏、62b係設 ㈣。在X軸進給螺桿62與x轴傳送馬達（未圖示） ^出軸設置有附齒輪皮帶輪·附齒輪皮帶機構，藉x轴傳 4馬達$疋轉驅動X轴進給螺桿62。 20 1259115 靼動X軸傳送馬達，藉使χ軸進給螺桿6 =本阶及旋轉刀具台72移動於Χ轴方向。又，= =、Υ、.方向之移動機構中，使用如伺服馬達之控制 車床=為Χ|4傳送馬達、γ軸傳送馬達、ζ軸傳送馬達及 傳送馬達。而且，該等馬達係分別卿裝置來控 ▲可以制縱向運動滾動引導構件與滑動引導構 、*思導引機構作為各軸的導引部。 轉刀具台72係以設置於與γ軸平行之方向之旋轉軸 10 15 20 台刀具台本體71旋轉一 輅運動，係藉NC裝置作成B軸移動來進行控制。b 轴的驅動機構係將_專送馬達（未圖示）之驅動力透過滾 子^輪機構、鱗·蜗輪機構等之傳達機構傳達至旋轉刀 ” 口並X旋轉軸73為中心作旋轉動作，而B軸傳送 使用如伺服馬達之控制馬達。該B軸移動係在旋轉軸73的旋 轉之180度的關可以於任意的角度位置移動及定位。也就 # 是，可以將安裝於旋轉刀具台72之卫具於任意的方向旋轉 移動及定位。 另外，具有中心軸線T之工具主轴4〇 (參照第2圖）可 以旋轉祕置於旋轉刀具台72。在工具主軸4g的前端部設 置有工具《部43 ’且在該工具安|部似，可藉自動工 具交換裝置8之交換臂自動地裝卸板狀切削刀77等種種的 工具。也就是，可以自動地交換工具，而交換使用之工呈 係收納於工具儲存器8b。卫具主軸4G係藉内建於旋轉刀具 台72之内建馬達（未圖示）來旋轉驅動。 13 1259115 旋轉切削用切削刀75、76係透過工具安裝構件安裝於 旋轉刀具台72的側面，切削刀75、76雖無法藉自動工具交 換裝置自動交換，不過在另一方面，支撐剛性卻較大，可 減V %曲與晨動等以進行高精度的旋轉切削加工。該等切 削刀75、76以設置成可進行高精度的旋轉切削加工較佳， 不過即使不是亦可。 在基台2上安裝有防濺罩90、90a，防濺罩90、90a係設 置成可覆蓋加工區域91，使在加工區域91發生之切屑與切 削油劑等之飛散物不會飛散至加工區域91外。 10 15 20 止第2圖及第3圖為表示工具主軸4〇及卫具安裝部43的構 狀放大截面圖。第2圖為在工具安裝部43安裝板狀切削刀 77等之非&轉工具之狀態之放大截面圖。板狀切削刀77之 柄之柄#45插入工具安裝部43的安裝口 &，柄部的後 W係猎牽引桿43b引入安裝口—内。而且，藉牽引桿梢 的拉力，將柄部45密合固定於安裝口 43a。 a另外，在板狀切削刀77之刀柄之凸緣部設置有卡止凹 °M8，在工具主軸40的前端面設置有卡合鍵43c。另外，在 接近於卡合鍵43e之旋轉刀具台72側設置有非旋轉工具用 ^止_鍵43d。在將板狀切削刀77之刀柄安裝於工具安 衣：43之前，先定位工具主轴4〇的軸旋轉的角度位置，使 77 ΐ ΓΓ與防止旋轉鍵43d成為同相位。在將板狀切削刀 卜 ”女衣部43之後，再將作為旋轉限制裝置之防 :旋轉鍵43d嵌入卡止凹部48，阻止板狀切削刀π的轴旋轉 、方疋動。此時卡合鍵43c也欲入卡止凹部抑。 14 第3圖顯示在工具安穿 具之狀態。在X具安裝部43安裝端銑刀78等之旋轉工 柄之柄部45,且柄部45的後山安裝口 4域入端銑刀78之刀 43a^ 0 . a 缒部係藉牽引桿43b引入安裝口 3。而且，错牽引桿43 安裝D43a。 3扱力，將柄部幻密合固定於 、銳刀78之凸緣部的， 止旋柄*側的部分78a，係形成未與防 疋褥鍵43d卡合之形狀。 10 凹部％。在工具安裝部43安壯卜，該部分7_設置有卡合 合鍵·嵌人卡合凹部，固!：Γ銑刀78之刀柄之後，將卡 的轴旋轉的相對位置。也^峨刀78的刀柄與卫具主轴4〇 主車由仙—體地旋轉。因此=端銑刀78之刀柄係與工具 合，可 而銑刀78未與防止旋轉鍵43(1卡 可以稭工具主細)就旋轉驅動。 又在苐2圖及第3圖中，+人 卡合凹部46、丰l 卡&鍵4孔、防止旋轉鍵43d、 15 凹部48雖僅顯示於1處，不過其亦可設置 2處於圓周上180度對 才了。又置 之位置，又，亦可設置3處以上。另 夕卜限制裝置亦可在旋轉刀具台72側設 主轴40卡合與之定位構件，域定位構件卡合於工具 =::Γ合部’藉此防止工具主軸4°及板狀切削刀77 繼轉的旋動者，或者在旋轉刀具台 20 間設置可以卡人盎盼雜 ^ 釉4◦之 八， Ί離之—對之連接li，並使該連接器卡 口—赭F方止工具主軸40及板狀切削刀77的轴旋轉之旋動 者等。 在此例中係使牽引桿43b的滾珠卡合於刀柄的内 周溝’使柄部45密合固定於安裝口心，不過亦可將牽引螺 15 1259115 栓固定於刀柄，H由^ 等牽引該牽引螺栓借兮 機構或滾珠式牽引機構 刀柄密合固定。 其次，參照第15圖爷日日μ 15圖為顯示將工作物1〇α壯工作物安裝裝置37之構造。第 5 10 15 20 放大截面圖。在主軸31衣方、工作物安裝裝置37之狀態之 進退之牽引桿37b。另外及工作物安裝裝置37内設置有可以 37c (參照第1圖） 在主抽31的後部設置有圓筒夾頭 轉。又，牽引桿37b#。 W#37b係藉圓筒夾頭3以驅動移 ^ 經常藉彈簧構件賦鱼朝主舳Μ饴太 側移動之勢能❿成M U主軸31後方 受圓筒夾頭推壓。％，且僅在成為未夾緊狀態時 在工作物女^裝置37的前端設置有具有錐形孔部之工 作物安裝部37^作物_叫釘固“安裝構物^ 在安裝構件則彡聽形㈣H物奸部別之錐形 孔部插入安裝構件37a的錐形㈣，且絲構件^藉牵引 桿m引入工作物安裝部37d。而且，藉牵引桿別的拉力， 安裝構件37a密合固定於工作物安裝部37d。 第16圖為顯示工作物安裝農置之其他形態之圖。在該 形態中’在主⑽的前端側設置有夾頭”。工作物ι〇係固 定於安裝射33 (絲夾具）的前·，藉㈣32的把持 爪把持該安裝構件33_方側，在此，夾仙及安裂構件 33構成工作物安裝裝置。 如此，工作物安裝裝置最好在主轴31的轴線上的前方 側，可將工作物安裝於距離主I卜定距離之位置。藉如此 構成工作物安裝裝置，即使錢轉刀具台72如_示般旋轉 16 1259115 時，防濺罩90a和基台2、與旋轉刀具台72等也不會互相干 擾。 第4圖為藉本發明之複合加工工作機械1加工之螺旋溝 的形狀一例之圖。在略圓筒形的工作物10的外周面形成多 5 數條一定的溝寬及截面形狀之螺旋溝11。該等螺旋溝11的 深度係相對工作物1 〇的軸方向變化。如此之螺旋溝的加工 在製造泵的轉子與滾子凸輪等時是必要的。例如使用於泵 之螺旋溝的形狀係依照泵的的規格也就是泵的各構件的尺 寸、配置等來要求，有多種變化。 10 第5圖為工作物10的螺旋溝的加工方法之圖。工作物10 係沿著中心軸線10c具有中央孔12等，全體形狀呈現略圓筒 狀。以預定的一定速度一面使其工作物10於中心軸線10的 周圍旋轉，一面與此並行且同步地藉板狀切削刀77等之工 具進行螺旋溝的加工。板狀切削刀77的運動係以工具的旋 15 轉中心Μ為中心之一定速度的旋轉運動。板狀切削刀77係 如圖示，以工具的旋轉中心Μ為中心，且工具的中心軸線 由符號Τ1所示之角度位置旋轉至符號Τ2所示之角度位置。 藉工具的旋轉中心Μ的位置、與由旋轉中心到工具刃 端為止的距離也就是工具刃端的旋轉半徑1·來決定工具的 20 旋轉運動。工具的旋轉中心Μ的位置，係以工作物10的中 心轴線10c與旋轉中心Μ之間的距離a表示。以第5圖所示之 方法加工螺旋溝的形狀，係藉工作物10的中心轴線l〇c旋轉 之旋轉運動（C軸旋轉運動）、工具的旋轉運動及工具形狀 來決定。從而，若可以將工具的旋轉中心Μ的位置設定於 17 1259115 任意的位置，則可以進行種種形狀的螺旋溝的加工。 第6圖為藉複合加工工作機械1作彎曲溝的加工狀態之 圖。參照第6圖，說明如何實現以旋轉中心Μ作為中心之工 具的旋轉運動。旋轉刀具台72對於刀具台本體71，由於為 5 以旋轉軸73作為中心可以旋轉，所以可以將工具的中心轴 線Τ的方向面向任意的方向。另外，由於刀具台本體71可以 相對於工作物10於X、Υ軸方向移動，所以可以移動控制刀 具台本體71，使旋轉中心Μ經常停止於一定的位置。 刀具台本體71為了進行以旋轉中Μ作為中心之旋轉運 10 動，由圖可以了解，刀具台本體71及旋轉軸73必須進行以 旋轉中心Μ作為中心之圓弧運動。換言之，旋轉軸73的旋 轉之旋轉刀具台72的旋轉運動（Β軸旋轉運動）、與在刀具 台本體71之X、Υ軸之圓弧運動並行且同時地進行使旋轉刀 具台72及工具可以進行以旋轉中心Μ作為中心之旋轉運 15 動。 若將通過旋轉軸73的中心之圓弧軌跡的始點Ρ與終點 Q之X、Υ軸座標作為P ( xp、zp )、Q ( xq、zq )，則始點Ρ 的座標值可以藉在始點P之B軸旋轉角度加以計算，始點Ρ 的座標值可以藉在始點Ρ之Β轴旋轉角度加以計算，終點Q 20 的座標值可以藉在終點Q之Β軸旋轉角度加以計算。具體的 計算方法稍後再詳述。藉由並行且同時地進行以工具的旋 轉中心Μ作為中心的旋轉運動與工作物10的C軸旋轉運 動，可以在工作物10上進行一定形狀之螺旋溝的加工。 在實際進行加工時，將工作物10固定於工作物安裝裝 18 1259115 置37,而工作物安裝裝置37係固定於主軸31的前部。另外， 為了防止切削屑與切削油劑等由加工區域91飛散至主轴台 3側，故設置有防減:罩（隔開蓋）90a。使用朝主轴31的轴 線方向前方延伸之工作物安裝裝置37，係為了避免旋轉刀 5 具台72與防濺罩90a等之干擾。另外，與工作物10之工作物 安裝裝置37相反側的端部，係由固定於車床尾座34的車床 尾座心軸35之支撐部36來支撐。支撐部36係卡合於工作物 1〇的中央孔形成可以支撐工作物1〇之形狀。 10 15 20 首先女裝旋轉工具之纟而銳刀作為工具t，同時進行工作 物1〇的c軸旋轉運動，與以工具t的旋轉中心M作為中心之 旋轉運動，以進行螺旋溝的粗加工。其次，將工知自動交 換成板狀切削刀，同時進行工作物·C轴旋轉運動，血以 :二的旋轉中心Μ作為中心之旋轉運動，以進行螺旋溝的 π 。針對藉板狀切削刀作精加工，稍後再詳細說明。 獨為對工作物10作螺旋溝以外的 之圖。螺旋溝以外的部位之加工力工狀恶 刀在螺旋溝加工之m 乂料銳刀、板狀切削 辱加工之刖進仃較佳。以自動工具 父換，將内徑加工用切削刀7 、衣置8工具 72的工具而日 刀柄^裝於旋轉刀具台 付魏所示之位置等，藉安裝於旋轉刀呈1 至第7圖之 之内徑加工用切削刀79進行工作1〇的中:^的安裝部43 :削粗加…卜’叫1磁:部的旋轉 用切削刀之刀柄， 女衣外徑力〇 態，進行MU 轉刀具台㈣度之狀 作物10的外周部的旋轉切削粗加工等。狀 19 1259115 其次，使旋轉刀具台72移動至符號72a所示之位置，藉 固定於旋轉刀具台72的一側面之切削刀76，進行工作物10 的中央孔12端面等之旋轉切削精加工。又，此時預先使車 床尾座34等待於等待位置。進一步，使旋轉刀具台72移動 5 至第7圖實線所示之位置，藉固定於旋轉刀具台72的另外一 側面之切削刀75，進行工作物10的外周部等之旋轉切削精 力口工0 又，工作物10的端部之旋轉切削精加工、中央孔12的 旋轉切削精加工等，亦可在螺旋溝的粗加工後，或螺旋溝 10 的精加工後進行。另外，旋轉切削加工亦可為僅進行外周 面、端面、内周面的一部份之加工。 如以上所述，本發明之複合加工工作機械1可以進行種 種形狀的螺旋溝的加工。另外，不僅可對工作物10作螺旋 溝的加工，而且在螺旋溝加工的前後亦可以連續地進行工 15 作物10其他部位的加工。藉此，可以大幅提昇工作物的加 工效率。此乃是藉專用機作螺旋溝的加工所無法實現的優 點。 第8圖至第10圖為藉板狀切削刀77作螺旋溝的精加工 的程序之圖。於工作物10上已藉端銑刀實施了螺旋溝的粗 20 加工，對其粗加工狀態之螺旋溝，使工具之板狀切削刀77 的切入量階段地增加以進行精加工。第8圖為表示工具的前 端部對工作物10未切入之狀態者，且由工作物10的中心軸 到工具的旋轉中心Μ的位置a係設定為用以指定螺旋溝的 形狀之參數。 20 1259115 由％轉刀具^ 7 2的㈣軸 安褒基準蚊轉- ，工料裝部43的 離从付唬I表不。距離丨為 是複合力m機械H純，h讀刀具台72也就 之值係記憶於控制複合加工工 T會變化。距離1 體的—定區H具安裝部2 置中之記憶 的女I基準面到工具的刃 柒刖端之距離以符號h表示，距 ^ T 0 - ^ ^為工具之固有值。在進 =’於NC裝置中之記憶體的預定區域設定對現 在之工具之距離h之值。 10 15 20 距離祕工具的刃端前端最接近卫作物丨㈣中心線 10C之工具的刃端前端與工作物10的中心線咖之距離。距 _係選擇比工作物H)的半徑預定量大。距制為工具刃 端前端與旋轉中心Μ的距離，工具的刀端前端描出之圓弧 的半徑。距離a為X作物Κ)的中心線收與卫具_轉中心μ 間之距離，且係於零件的加工圖面指示之尺寸。 距離&、距離g〇、距離Γ〇具有a=料g〇之關係。藉此， 距離g〇與距㈣可I者求得另外—者。距離eQ為旋轉轴 73的中心與_巾^_輯，且係錢雜73的中心描 出之圓弧的半徑。由第8圖，距離e〇以下列公式求得。 e〇 = i + h — r0 在此，由於H〇+g〇，_上述公式亦可以寫為如下 之公式。也就是，亦可以由距離go求得距離e〇。 e〇 = i + h + g〇 — a 工具的旋轉中心M的（X、Z座標）作為（a、咖），又， 在車床與旋轉中心之NC加卫程式，通f，讀物_中心 21 1259115 轴、、表1 Oc為X座標軸的〇位置，對於主軸31由於將離開刀具a 7之方向作為各個+χ方向+Z方向（參照第1圖），所以依 此進行說明。 旋轉刀具台72的旋轉軸73係控制進行由位置p〇所示之 5始點到位置Q〇所示之終點為止之圓弧運動。將始點p〇之工 具的中心軸與垂直線（與中心軸線10c垂直之直線）所形成 之角度作為0 1，將終點Q〇之工具的中心軸與垂直線所形成 之角度作為02。將始點P0之（X座標、z座標）作為（xp〇、 zp〇)，將終點Q0之（X座標、z座標）作為（xq〇、叫〇)， 10始點P0與終點Q0之各座標值係藉下列公式求得。 xpo = a+e0 · cos ( 0 1 ) zpO = zm — e0 · sin (01) xq0=a+e0 · cos ( Θ 2) zq0 = zm+e0 · sin ( 0 2) 15 20 從而，旋轉軸73的中心透過以上式求得之始點p〇與終 點Q〇’可以控制成描出半徑成為距離的之圓弧（該情形為 時針旋轉的圓弧）亦可。又，在車床與旋轉中心之nc加工 程式，通常以直徑顯示表科座標，不過在此為了簡單說 明’也以X座標值距離之值表示。細直徑顯示時，必需將 在此之X座標之值乘以2。 1工yv平田汉乙孕由 _ 豆"的旋轉軸73的中心在 通過始點P0與終點Q0之半徑⑼的 弧軌跡上運動，並且與 此叫，使旋轉刀具台72的旋轉她周圍之B軸旋轉運動， 由對應於角度们之旋轉角度進行至對應於角度Μ之旋轉 22 1259115 角度。進-步，與此運動並行且同時地，藉使工作物職 中心軸線U)c周圍旋轉，工具的刃端進行沿著工作㈣的螺 旋溝之運動。 其次，在第9圖，為了將工具切人螺旋溝内，使最接近 5之狀態之工具之刃端前端與工作物1〇的中心轴線⑽之距 離以’比第8圖之距離g0減少。也就是，距離gi選擇比工作 物10的半徑小。此時，工具的刀端前端描出之圓弧的半徑 rl比第8圖之半㈣大，旋轉轴73之中心軸描出之圓弧之半 徑el比第8圖之半徑e0小。由第9圖，距離el以下列公式求 10 得 〇 0 el = i + h—rl 方疋轉刀具台72的旋轉軸73係受控制而進行由位置以所 示之始點到位置Q1所示之終點為止之圓弧運動。旋轉刀具 台72之旋轉軸73周圍之B軸旋轉運動，係具有與第8圖的情 15形相同之開始角及結束角度。將始點P1的（X座標、z座標） 作為（xp卜zpl)，將終點Qk(X座標、z座標）作為（叫i、 zql)。始點P1與終點Q1的各座標值係依下列公式求得。 xp 1 = a + e 1 · cos ( θ l) zp 1 = zm — e 1 · sin ( <9 1 ) -° xql = a+el · cos ( Θ 2) zql = zm+el · sin ( Θ 2) 如此，由工具的刃端前端描出之圓弧的半徑H (或距 離g〇求得刀具台本體71的旋轉軸73的中心應描出之圓弧 軌跡。刀具台本體71的旋轉軸73的中心，控制X軸及z軸運 23 1259115 動在通過使點pi與終點Q1之半徑el之圓弧執跡上，並且與 此同時將旋轉刀具台72的旋轉軸73周圍之B軸旋轉運動，由 對應於角度0 1之旋轉角度進行到對應於角度02之旋轉角 度。進一步，與此運動並行且同時地，藉使工作物1〇旋轉 5 於中心軸線10周圍進行C軸旋轉運動，進行工具的刃端沿著 工作物10的螺旋溝之運動，以進行螺旋溝的精加工。 其次’在第10圖’為了進一步將工具切入螺旋溝内， 使在最接近之狀態之工具的刃端前端與工作物10的中心線 10c之距離g2比弟9圖之距離g 1減少。此時，工呈的刃端前 10端描出之圓弧半徑r2變成比第9圖之半徑^大，旋轉軸73的 中心描出之圓弧半徑e2變成比第9圖之半徑“小。由第1〇 圖，距離e2以下列公式求得。 e2 = i + h-r2 旋轉刀具台72的旋轉軸73，係控制進行由位置P2所示 15之始點到位置q2所示之終點為止之圓弧運動。旋轉刀具台 72之說轉軸73周圍之b軸旋轉運動，係與第8圖及第$圖的情 形相同之開始角度及結束角度。將始點P2的（X座標、Z座 標）作為（xp2、zp2)，將終點吸之（χ座標、z座標）作 為（xq2 zq2)。始點p2與終點q2的各座標值係依下列公式 20 求得。 xp2= a-f e2 · cos ( 0 1 ) zp2 = zm-e2 · sin ( 0 i ) xq2— a+ e2 · cos ( 0 2 ) zq2 = zm + e2 · sin ( 0 2) 24 1259115 ★如此，由工具的刃端前端描出之圓弧的半徑r2 (或距 離g2)求得刀具台本體71的旋轉轴乃的中心應描出之圓弧 軌跡。刀具台本體7i的旋轉軸73的中心’控制χ轴及z轴運 動在通過使點P2與終點Q2之半徑e2之圓弧執跡上，並且與 5此同㈣旋轉刀具台72的旋轉_周圍之b轴旋轉運動，由 對應於角度01之旋轉角度進行到對應於角度^之旋轉角 度。進-步，與此運動並行且同時地，藉使工作物雌轉 於中心轴線1〇周®進行C轴旋轉運動，進行工具的刃端沿著 工作物10的螺旋紅運動，以進行職溝的精加工。 10 以上’如第8圖至第1G圖所示，使朝工具的螺旋溝内之 切入ϊ階段地增加，藉重複多數次的加工，完成螺旋溝的 精加工。各切入量之刀具台本體71的旋轉軸73的中心描出 之圓弧軌跡，係如以上的說明，由工具的刃端前端描出之 圓弧半径，或在最接近之狀態之工具的刃端前端與工作物 15 10的中心軸線l〇c之距離求得。 第11圖為螺旋溝的精加工的程序之流程圖。在該流程 圖，將工具的刃端前端描出之圓弧的半徑以刃端旋轉半徑r 表不，將刀具台本體71的旋轉轴乃的中心應描出之圓弧執 跡的半彳工以旋轉軸旋轉半^表示，將圓弧執跡的始點p與 終^的座標表示為Ρ(χρ、ζρ)及Q(xq、zq)。另外，預 先設定為了特定旋轉巾的位置之資料。 百先，在程序101中，進行刀具台本體71的X、z轴的 &制使其&動至等待位置。其次，在程序⑽，由刃端旋 轉半fer計算旋轉轴旋轉半徑e。另外，如在抑圖的說明所 25 ^59115 中心輪/在最接近之狀g的工具之77端前端與工作物的 103，由^距離g ’計算旋轉軸旋轉半徑e。其二欠，在程序 71的旋^Γ旋轉半徑读角細、02計算刀具台本體 與終點〇 中心應描*之圓弧執跡的始點Ρ(χΡ、ζρ) 10 15 20 的2^=蹲1G4，進彳爾州7顺轉助周圍 進行刀且夕並作成對應於角度0 1之旋轉角度。另外， 行台本體71的2軸的控制移動至始點zp。進—步，進 ^本to71的X軸的控制移動至始點位置xp。 制及人在長序105，使以下之X、Z軸的控制、B軸的控 的^控制同日_。以軸控制係使刀具台本抑 上 的中心，在由始點,終點Q為止之半徑e的圓弧 上私動之圓弧内插動作。β ,,^ ^ A 軸乜制係由對應於旋轉刀具台72 的=:圍之角細之旋轉角度，旋轉到對應於角度0 疋度為止之旋轉動作。C軸控制係在中心軸線10c 的周圍使工作物由一定的開 ^ 開始角度旋轉到一定的結束角度 為止之C軸旋轉動作。〇軸 , 疋轉的開始角度及結束角度係因 應螺方疋溝的形狀來設定。兮 & 4 序105之X、Ζ軸控制、Β軸控 制及C轴控制係同時動作， 也就是，各軸的全部的動作控制並行且同時進行。 而且，在程序制於同時進行，且同時結束。 制，使其移動至等待位置。=具台本體71的x、z轴的控 轉半徑r是否有到達最:―人’在程序⑽，判斷刃端旋 刃端旋轉半徑r依序增加针艘不過所謂最終半徑，係指使 订螺旋溝的精加工時之最終的 26 1259115 刃端旋轉半徑。若刃端旋轉半徑r到達最終半徑則全部完成 精加工的程序，若刃端旋轉半徑r未到達最終半徑則進入程 序108。在程序108，使刃端旋轉半徑1-僅增加一定量△]-而 且，回到程序102，重複程序102以下之程序。也就是，刃 5 端旋轉半徑r在到達最終半徑為止之前，使刃端旋轉半徑r 依序階段地增加，也就是，進行使切入量階段地增加之精 力口工。 第12圖為板狀切削刀的形狀之圖。第12 (a)圖為板狀 切削刀的正面圖，第12 ( b )圖為板狀切削刀的側面圖。在 10 板狀切削刀77的前端部固定有切刃之板狀之尖梢77t。尖梢 77t的正面側為切削面。尖梢77t係安裝成對工具的中心線T 由正面側來看為左右對稱，且切削面通過中心軸線T。 尖梢77t的切削面的形狀形成加工之溝的截面形狀。從 而，如第12 (c)圖所示，尖梢77t的切削面若為如前端側較 15 寬廣的形狀，也可以如因應其切削面形狀之第12 (d)圖所 示之截面形狀之螺旋溝的加工。另外，藉變更尖梢77t的切 削面形狀，也可以作其他任意的截面形狀之螺旋溝的加工。 第13圖為其他形態之旋轉刀具台72c的構成之圖。旋轉 刀具台72c與第1圖所示之旋轉刀具台72相比較，固定的安 20 裝板狀切削刀77之點不同。也就是，板狀切削刀77雖無法 藉自動交換裝置作自動交換，不過在支撐剛性較大之狀態 可裝卸地安裝於旋轉刀具台72c。在第13 (a)圖，在可以 自動工具交換之工具安裝部安裝有旋轉工具之端銑刀78。 在此，端銑刀78的中心軸線Ta與板狀切削刀77的中心 27 1259115 軸線Tb均通過旋轉軸73的中心，以一定角度交叉著。此乃 在端銑刀78的加工時為了防止板狀切削刀77與工作物的干 擾。螺旋溝的粗加工係如第13 (a)圖所示，安裝端銑刀78 於工具安裝部，藉端銑刀78來進行。 5 螺旋溝的精加工係如第13 (b)圖所示，由工具安裝部 取下端銑刀78，安裝模擬工具80藉切削刀77來進行。模擬 工具80覆蓋工具安裝部，係為了使切屑與切削油劑等之異 物不要侵入工具安裝部的内部者。精加工的程序可以與第8 圖至第11圖說明者同樣地進行。 10 第14圖為加工與板狀切削刀的刃部的寬度不同之溝寬 度的螺旋溝之程序之圖。首先，如第14 (a)圖所示，以板 狀切削刀77加工螺旋溝11的一側壁13。此乃如第8圖至第10 圖之說明，使板狀切削刀77進行一定角度旋轉，並且使工 作物10進行一定角度旋轉。其次，稍微錯開板狀切削刀77 15 的旋轉與工作物10的旋轉之相位關係，如第14(b)圖所示， 以板狀切削刀77加工螺旋溝11的另一側壁14。 在錯開板狀切削刀77的旋轉與工作物10的旋轉之相位 時，亦可錯開刀具台本體71的旋轉軸73的中心應描出之圓 弧軌跡的始點P與終點Q的位置。也就是，錯開角度0 102 20 之值。或亦可錯開工作物10的旋轉的開始角度與結束角 度。如第14 (a)圖、第14 (b)圖所示，藉進行加工，可 以進行比尖梢77t的刃部的寬度尺寸還廣之溝寬度之螺旋 溝的加工。 如以上說明，依據本發明，即使對於工作物進行複雜 28 1259115 的形狀之螺旋溝等的加工時，藉組合具有一般之NC裝置之 圓弧内插動作、B軸旋轉動作及C軸旋轉動作使其同時動 作，可以輕易地加工。另外，關於螺旋溝的形狀，可以進 行通用性較高之多種形狀的加工。進一步，在螺旋溝的加 5 工前後亦可以連續的進行工作物的其他部位之加工，使工 作物的加工能率大幅提昇。 (發明的效果） 由於本發明係如以上說明般構成，所以可達成以下的 效果。 10 藉並行且同時地進行旋轉刀具台的旋轉運動與圓弧運 動，可以對旋轉刀具台進行以任意的位置為中心之旋轉運 動，且可以輕易地對工作物進行複雜形狀的加工。 藉並行且同時地進行旋轉刀具台的旋轉運動及圓弧運 動與工作物的旋轉運動，可以輕易地對工作物進行複雜形 15 狀的螺旋溝的加工。關於螺旋溝的形狀，亦可進行通用性 較高之多種形狀的加工。進一步，在螺旋溝的加工前後， 亦可以連續進行工作物的其他部位的加工，以使工作物的 加工效率大幅提昇。 I：圖式簡單說明3 20 第1圖為顯示本發明之複合加工工作機械之全部構造 的圖。 第2圖為在工具主轴的工具安裝部安裝非旋轉工具之 狀態之放大截面圖。 第3圖為在工具主軸的工具安裝部安裝旋轉工具之狀 29 1259115

態之放大截面圖D 第4圖為藉複合加 例之圖。 工工作機械加工之螺 旋溝形狀的一 圖0 圖 第5圖為螺旋溝的加 第6圖為藉複合加 工 方法之圖 工工作機械作彎曲溝的加 圖為對工作物作螺旋溝以外的部位之加 工 狀態之 工狀態之 第8圖為螺旋溝的精加工的程序之圖。 1〇第9圖為螺旋溝的精加工的程序之圖。 第1〇圖為螺旋溝的精加工的程序之圖。 糾圖為螺旋溝的精加卫的程序之流程圖。 f 12 U) ~ (d)圖為板狀糊刀的形狀之圖。 第（a) (b)圖為其他形態之旋轉刀具台的構成之 5 圖。 咏()(b )圖為加工與板狀切削刀的刃部的寬度 不同之溝寬度的螺旋溝之程序之圖。 第15圖為將工作物安裝於工作物安裝裝置之狀態之放 大截面圖。 20 第16圖為其他形態之玉作物安裝裝置之構成之圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 2…基台 5…鞍架 7···刀具台 1···複合加工工作機械 3···主轴台 6…管柱 30 1259115 8···自動工具交換裝置 11···螺旋溝 13、14···側壁 22···進給螺桿 24···Ζ軸導軌 32···炎頭 34…車床尾座 36…支撐部 40···工具主軸 45···柄部 48—^止凹部 52…滾珠導件本體 62···Χ軸進給螺桿 72、72c···旋轉刀具台 75、76···切削刀 78···端銑刀 80···虛設工具 91…加工區域 10···工作物 12···中央孔 2l···車床尾座導執 23…車床尾座移動馬達 31…主轴 33…安裝構件 35…車床尾座心轴 37…工作物安裝裝置 43…工具安裝部 46…卡合凹部 51···Υ軸導軌 61···Χ軸導軌 71…刀具台本體 73…旋轉軸 77…板狀切削刀 79…内徑加工用切削刀 90、90a···防濺罩 31

Claims (1)

1259115 丨卜 Η 9 ^ 拾、申請專利範圍： 1.一種複合加工工作機械之加工方法，該複合加工工作機 械包含： 主軸，係設置成可以相對工具機的基體旋轉，且具有 5 用以將工作物安裝在前端之工作物安裝裝置；刀具台本 體，係相對前述主軸，設置成可以在與前述主軸的軸線平 行之第1直線方向及與前述第1直線方向垂直之第2直線方 向上相對地移動； \； 旋轉刀具台，係設置於前述刀具台本體且可以安裝工 ^ 10 具，並且設置成相對前述刀具台本體，可以以在垂直於前 Τ 述第1直線方向及前述第2直線方向的兩方向之方向上具有 蘩 軸線之旋轉軸為中心旋轉；及 、: 控制裝置，係可以數值控制來控制以前述主軸之軸線 ·' \ 為中心旋轉之前述主軸的旋轉運動、以前述旋轉軸之軸線 ：·' 15 為中心旋轉之前述旋轉刀具台的旋轉運動、以及在前述第1 直線方向及前述第2直線方向上之前述主轴與前述刀具台 本體的相對移動；又該加工方法包含有：將安裝於前述旋 轉刀具台之前述工具進行旋轉運動之中心位置設定於與前 述旋轉軸不同之任意位置之程序；求出為了使前述工具進 20 行前述旋轉運動所必須的，並且是藉由前述刀具台本體的 前述第1直線方向及前述第2直線方向之相對移動所產生的 圓弧運動之程序；及使前述旋轉刀具台進行以前述旋轉軸 為中心之旋轉運動，並且使前述刀具台本體與前述旋轉刀 具台的前述旋轉運動並行且同時地進行前述圓弧運動，且 32 1259115 使前述工具以前述中心位置為中心進行前述圓孤運動以便 在前述工作物上進行加工之程序。 2. 如申請專利範圍第1項之複合加工工作機械之加工方 法，其中求出前述圓弧運動之程序包括： 5 設定由前述工具進行旋轉運動的中心位置到前述工具 的前端位置之第1尺寸之程序；求出由前述旋轉運動的中心 位置到前述旋轉轴的中心位置之第2尺寸之程序；及由前述 工具進行旋轉運動的開始角度位置及結束角度位置與前述 第2尺寸，求出前述圓弧運動的半徑、開始位置及結束位置 10 之程序。 3. 如申請專利範圍第2項之複合加工工作機械之加工方 法，其中在前述工作物上進行加工之程序係，隨著前述旋 轉運動及一與前述圓弧運動並行且同步之以前述主轴軸線 為中心旋轉的前述工作物之旋轉運動，在前述工作物上進 15 行螺旋溝之加工。 4. 如申請專利範圍第3項之複合加工工作機械之加工方 法，其中在前述工作物上進行加工之程序係，進行相對前 述工作物的旋轉運動相位關係不同之前述旋轉運動及前述 圓弧運動，並進行前述工具之刃部寬度以上之溝寬度的溝 20 加工。 5. 如申請專利範圍第3項之複合加工工作機械之加工方 法，其中前述旋轉刀具台係可以安裝作為進行前述螺旋溝 的加工之工具之板狀切削刀者； 且，前述進行前述工作物之加工的步驟係以前述板狀 33 1259115 切削刀來進行螺旋溝之加工。 6. 如申請專利範圍第5項之複合加工工作機械之加工方 法，其中前述旋轉刀具台係可以安裝對前述工作物進行旋 轉切削加工之旋轉切削工具； 5 且，前述加工方法至少在加工前述工作物之前述螺旋 溝的加工前或加工後，更具有一連續前述螺旋溝之加工來 進行前述旋削加工之程序。 7. 如申請專利範圍第6項之複合加工工作機械之加工方 法，其中前述旋轉刀具台係可安裝銑床工具者； 10 且，前述加工方法在加工前述螺旋溝之前，更具有一 以前述铁床工具對前述工作物進行前述螺旋溝之粗加工的 程序。 34