TWI555606B - 工作機械 - Google Patents

Description

工作機械

本發明係關於一種櫛齒狀地配置有多個工具之工具機械。

習知存在有在與沿主軸中心線之Z軸正交之平面內，於正交之2個軸方向設置進給螺桿，在相對於由兩個進給螺桿之軸方向所構成之AB座標系傾斜之正交座標系即XY座標系，使刀具台移動而對工件進行加工之NC自動旋盤(例如，參照專利文獻1)。於該情形，工具係沿XY座標系之Y軸方向配置多個，且可藉由沿X軸方向進行移動而往工件切入、進行加工。

此外，於專利文獻2中，於搭載有櫛齒刀具台之NC旋盤等之工具機械中，作為在加工資料上調整相對於被加工素材之各工具之刀前端位置之方法，揭示有如下之方法：於利用NC旋盤對棒材進行旋削加工之情形，在將使用於加工之車削刀具裝附於櫛齒刀具台後，使櫛齒刀具台移動，且使刀前端位置之調整為必需之車削刀具之刀前端，在最初抵接於固定在實際之加工作業位置之棒材之側面所期望部位(亦即從加工時之刀前端抵接部位即棒材頂點往周方向遠離大約90°之部位)，且由其抵接位置之Y座標值、與預先檢測之棒材之半徑尺寸，來確定藉由該車削刀具進行加工之棒材之中心亦即旋轉軸線之Y座標值(相對值)。之後，藉由使該車削刀具之刀前端，於棒材之旋轉軸線之Y座標上移動並抵接於棒材之頂點、實施 旋削加工而可高精度地進行加工。

但是，如圖10A所示，對於與相鄰之車削刀具接觸之相較具有外徑尺寸Ra之棒材W1為具有更大外徑尺寸之棒材，因與相鄰之車削刀具之干涉而導致該刀前端位置調整之實施係困難的，因此在記載於專利文獻2之工作機械中，如圖10B所示，使各工具220之刀前端，沿著工具220之配置方向依序地，呈階梯狀地於與該配置方向正交之工具220之切入方向偏移。因此，可進行對於具有超過相鄰之工具彼此之間隔般之外徑尺寸Rb之棒材W2之該刀前端位置調整。

專利文獻1：日本特開平7-308803號公報(申請專利範圍、圖1至圖3)

專利文獻2：日本特開2001-300802號公報(申請專利範圍、圖1至圖6)

但是，根據上述之工作機械，如圖11所示，各工具220之刀前端，係於切入方向依序地呈階梯狀地偏移，因此存在有如下問題點：在切換各工具220並調整該刀前端位置時、或切入工件W3時，對應刀前端之偏移量，對各工具220產生多餘之行程(stroke)長度d1、d2、d3、d4。

例如在使各工具220之刀前端於棒材之旋轉軸線之Y座標(Y0)上移動之情形，相對於工具T0，必需使工具T1於切入方向多移動d1、使工具T2於切入方向多移動d2、使工具T3於切入方向多移動d3、使工具T4於切入方向多移動d4。亦即，使各工具以行程長度d1、d2、d3、d4移動而進行加工，且在工具T0、T1、T2、T3、T4之選擇時，一旦再次使各工具以行程長度d1、d2、d3、d4返回而進行選擇工具時，存在有耗費時間於工具之選擇、且產生非切削時之無謂的時間浪費而使加工時間長時間化之問 題。

此外，在使各工具220之刀前端於切入方向依序地呈階梯狀地偏移之情形，以可使刀具台除了工具T0之切入方向之行程外，多移動成為偏移量之最大值之d4之方式設定進給螺桿係為必要。但是，該行程存在有如下之問題：對於偏移量較d4小之其他工具成為過長之行程，且產生進給螺桿之長尺寸化導致工作機械之大型化或加工時間之長時間化等。

因此，本發明欲解決之技術性課題，亦即，本發明之目的，係提供一種工作機械，其在多個工具之裝附狀態下可進行該刀前端位置調整之棒材之徑長為較大之狀態下，減少非切削時之無謂的時間浪費。

本請求項1之發明，係藉由如下特徵而解決上述之課題者：具備具有相互交叉之第1及第2進給軸之移動手段、及藉由該移動手段一體地移動之多個工具；該多個工具之各個刀前端，係以於切入方向呈階梯狀地偏移之方式配置；該多個工具，以多個工具之刀前端於沿該工具之選擇軸方向之直線上對齊之方式配置。

本請求項2之發明，係藉由如下特徵而解決上述之課題者：該工具之選擇軸方向，係該第1或第2進給軸方向；以各工具之刀前端於該第1或第2進給軸方向對齊之方式，將各工具一體地傾斜配置。

本請求項3之發明，係藉由如下特徵而解決上述之課題者：該第1及第2進給軸，設定成相互正交之水平方向及垂直方向。

本請求項4之發明，係藉由如下特徵而解決上述之課題者：該多個工具，配置於該垂直方向。

本請求項5之發明，係藉由如下特徵而解決上述之課題者：該多個工具之上方側之工具之刀前端，以加工時之切削屑不殘留於下方側工具之程度之長度，較該下方側工具之刀前端突出。

本請求項6之發明，係藉由如下特徵而解決上述之課題者：該第1及第2進給軸之中，相對於被選擇作為該選擇軸之一方之進給軸，使另一方之進給軸沿著工具之傾斜方向而傾斜地設置。

根據本請求項1之發明之工作機械，由於各工具之刀前端，可藉由於沿著工具之選擇軸方向之直線上對齊，使工具直接移動往工具待機位置，因此可減少非切削時之無謂的時間浪費。藉由使工具移動於選擇軸方向，可無關刀前端之偏移量，進行工具之切換，且藉由各工具進行工件之加工。各工具之刀前端，由於係於切入方向呈階梯狀地偏移之方式配置，因此與習知同樣地可對於具有超過相鄰之工具彼此之間隔般之外徑尺寸之棒材，進行刀前端位置調整。

本請求項2之發明，除了上述之請求項1之發明效果以外，藉由使工具移動於第1或第2進給軸方向，可容易地進行工具之切換，且可不在切入方向設置對應刀前端之偏移量之多餘的行程，藉由各工具進行工件之加工，且可使第1或第2進給軸精簡化。

本請求項3之發明，除了上述之請求項2之發明效果以外，由於不需將行程長度於水平方向及垂直方向加長，因此可使工作機械之尺寸於水平方向及垂直方向精簡化。

本請求項4之發明，除了上述之效果以外，由於不需將行程長度於水平方向加長，因此可使工作機械於水平方向精簡化。

本請求項5之發明，除了上述之效果以外，由於不會在下方側之工具殘留加工時之切削屑，因此可防止切削屑之往工具之附著。

本請求項6之發明，除了上述之效果以外，由於可以僅驅動被選擇作為選擇軸之一方之進給軸之方式進行選擇工具，因此可減輕施加於工作機械之負載。

100‧‧‧工作機械

110‧‧‧移動驅動手段

110A‧‧‧A方向之進給機構

110A-1‧‧‧第1滑台

110A-2‧‧‧滑軌

110B‧‧‧B方向之進給機構

110B-1‧‧‧第2滑台

110B-2‧‧‧滑軌

111A‧‧‧第1進給螺桿

111B‧‧‧第2進給螺桿

112‧‧‧刀具台

120、220‧‧‧工具

130‧‧‧前視主軸

140‧‧‧後視主軸

150‧‧‧後視刀具台

160‧‧‧轉臺

d1、d2、d3、d4‧‧‧多餘的行程長度

A‧‧‧第1進給軸

B‧‧‧第2進給軸

X‧‧‧工具之切入方向

Y‧‧‧工具之配置方向

W1、W2、W3、W4‧‧‧工件

圖1，係本發明之實施例之工作機械之立體圖。

圖2，係本發明之實施例之工作機械之從內部觀看前視主軸側之內部前視圖。

圖3，係本發明之實施例之工作機械之主要部分概略前視圖。

圖4，係表示多個工具之相對於第2進給軸之傾斜狀態之概念圖。

圖5，係表示芯高調整方法之一步驟之概念圖。

圖6，係表示使工具切入工件之狀態之概念圖。

圖7，係表示切換工具之狀態之概念圖。

圖8，係表示多個工具之相對於第2進給軸之其他傾斜狀態之概念圖。

圖9，係本發明之其他實施例之工作機械之主要部分概略前視圖。

圖10A，係表示習知之多個工具及工件之相對的位置關係(其1)之概念圖。

圖10B，係表示習知之多個工具及工件之相對的位置關係(其2)之概念圖。

圖11，係表示習知之多個工具及工件之相對的位置關係(其3)之概念 圖。

以下，針對本發明之一實施例之工作機械100進行說明。如圖1及圖2所示，本實施例之工作機械100，係例如NC自動旋盤等之工作機械，具備有支持於刀具台112之車削刀具等之多個工具120、前視主軸130、後視主軸140、後視刀具台150、及轉臺(turret)160。而且，工作機械100，可於前視主軸130與後視主軸140之間收授工件而進行加工。

刀具台112，藉由相互正交之第1進給軸A與第2進給軸B之各進給機構110A、110B而支持成移動自如。藉由兩進給機構110A、110B而構成刀具台112之移動手段110。第1進給軸A及第2進給軸B，相對於圖1所示之前視主軸130之軸線方向Z1正交。

如圖1至圖3所示，第1進給軸A之進給機構110A，係以如下方式構成：於沿第1進給軸A之滑軌110A-2上支持第1滑台110A-1成移動自如，且第1滑台110A-1與沿第1進給軸A之第1進給螺桿111A螺合。第1進給螺桿111A藉由第1馬達113A而旋轉驅動。藉由第1馬達113A之驅動，第1滑台110A-1沿第1進給軸A進行移動。第2進給軸B之進給機構110B，係以如下方式構成：於沿第2進給軸B之滑軌110B-2上支持第2滑台110B-1成移動自如，且第2滑台110B-1與沿第2進給軸B之第2進給螺桿111B螺合。第2進給螺桿111B藉由第2馬達113B而旋轉驅動。藉由第2馬達113B之驅動，第2滑台110B-1沿第2進給軸B進行移動。刀具台112，裝附於第2滑台110B-1，且藉由第1進給螺桿111A之旋轉驅動而沿第1進給軸A移動，藉由第2進給螺桿111B之旋轉驅動而沿第2進 給軸B移動。

各工具120，一體地裝附於刀具台112。移動手段110，可藉由第1進給螺桿111A及第2進給螺桿111B之合成動作，使刀具台112於任意之方向移動。本工作機械100，可一邊藉由移動手段110使工具120於任意之方向移動、切換各工具120，一邊對被把持於圖1及圖2所示之前視主軸130之圓棒狀之工件W進行加工。

各工具120，沿著相對於第1進給軸A及第2進給軸B傾斜之Y1軸方向，而分別平行地配置。各工具120，如將Y1軸方向記載成水平方向之圖4之假想線所示般，各個刀前端位置於相對於Y1軸方向正交之X1軸方向以依序地呈階梯狀地偏移之方式配置。各工具120之刀前端，比例性地偏移，而位於直線L上。而且如圖4之實線所示般，各工具120，以直線L沿著第2進給軸B般一體地傾斜之方式設置。

因此，由該X1軸方向及Y1軸方向所構成之X1Y1座標系，以相對於由第1進給軸A及第2進給軸B所構成之AB座標系旋轉既定角度之方式設定。藉此，加工時之刀前端抵接部位，成為材料W之X1軸方向之頂點，且各工具120之X1軸方向成為切入方向。

由於加工時之刀前端抵接部位成為X1軸方向之工件W之頂點，因此該刀前端位置調整，如圖5所示，使工具120之刀前端抵接於工件W之Y1軸方向之頂點，且與習知同樣地由該抵接位置之Y1座標值、與預先檢測之工件W之半徑尺寸，來確認藉由該工具120加工之工件W之中心亦即工件W之旋轉軸線之Y1座標值(相對值)。各工具120之刀前端，雖沿第2進給軸B設置，且對齊於第2進給軸B，但於X1軸方向呈階梯狀地偏 移而配置，而可對於超過相鄰之工具120彼此之間隔之外徑尺寸之工件W，進行該刀前端位置調整。

而且，如圖6所示，使既定之工具120之刀前端，於工件W之旋轉軸線之Y1座標(Y0)上移動，且使該工具120於X1軸方向進行切入移動，藉此可對工件W進行加工。各工具120之刀前端，由於對齊於第2進給軸B，因此無關刀前端之往X1軸方向之偏移，如圖7所示，藉由使刀具台112沿第2進給軸B移動，可對各工具120進行選擇並切換。

例如，如圖7所示，使已使用於加工之工具120，退離至從工件W之表面沿工具120之切入方向即X1軸方向僅以距離d分離之退離位置，亦即工具待機位置，且在選擇下一個使用於加工之工具120之情形，使已使用於加工之工具120退離，且僅以使刀具台112沿第2進給軸B移動之方式，並由於各工具120之刀前端對齊於沿著通過工具待機位置之第2進給軸B之直線上，因此即使是選擇多個工具120之何者，亦無關刀前端之偏移，使下一個使用於加工之工具120定位於該退離位置，且無需考量刀前端之偏移程度，使工具120以最小之移動量即共通之距離d移動，藉此可開始進行加工。此外，對於各工具120於加工時成為必要之行程係為相等，因此無需對應刀前端之往X1軸方向之偏移而將行程加長。

因此，藉由多個工具120之刀前端，對齊於沿著選擇工具120之選擇軸、例如第2進給軸B之直線上，可使工具120直接移動往工具待機位置，因此減少非切削時之無謂的時間浪費。除此之外，以第2進給軸B作為選擇軸，且以各工具120之刀前端對齊於第2進給軸B方向之方式，將各工具一體地傾斜配置，藉此，第1進給螺桿111A與第2進給螺桿 111B之行程，可以不依存於各工具120之刀前端位置之偏移量之方式，對應於相對於AB座標系之X1Y1座標系之旋轉(傾斜)角度而進行設定，且無需將第1進給螺桿111A與第2進給螺桿111B之行程以對應刀前端位置之偏移量之長度量加長，可對第1進給螺桿111A及第2進給螺桿111B精簡化地進行設定。尤其是，藉由多個工具120配置於垂直方向，無需於水平方向將行程長度加長，因此可使工作機械100於水平方向精簡化。進一步地，在本實施例中，無需於水平方向及垂直方向將第1進給螺桿111A與第2進給螺桿111B之行程長度加長，因此可使工作機械100之尺寸於水平方向及垂直方向精簡化。

上述實施形態，已針對以第2進給軸B作為選擇軸，且使各工具120之刀前端沿著第2進給軸B而對齊之例進行說明，但亦可以第1進給軸A作為選擇軸，且沿著第1進給軸A而對齊。於該情形，各工具之切換係以使刀具台112沿著第1進給軸A移動之方式而進行。

另外，本發明之「多個工具之刀前端對齊於沿著工具之選擇軸方向之直線上」，如圖8所示，係亦包含如下之範圍之概念：多個工具120之上方側之工具120之刀前端，以加工時之切削屑不殘留於下方側之工具120之程度之長度，較下方側之工具120之刀前端突出。

亦即，若上方側之工具120之刀前端，以加工時之切削屑不殘留於下方側之工具120之程度之長度，較下方側之工具120之刀前端突出，則使多個工具120之刀前端通過之直線L，如圖8所示，若沿著第2進給軸B亦可，並不一定要與第2進給軸B一致之直線。根據如此之工具120之配置形態，由於在工件加工時由上方側之工具120所產生之切削屑不殘 留於下方側之工具120，因此可防止切削屑之往工具120之附著。另外，亦可以直線L作為選擇軸。

在上述之實施形態中，已針對構成為根據第1進給軸A與第2進給軸B正交，且第1進給螺桿111A與第2進給螺桿111B之合成動作，而使工具120(刀具台112)於X1軸方向移動之例進行了說明，但如圖9所示，亦可將第2進給螺桿111B沿著X1軸方向而設，且使第2進給軸B沿著X1軸方向而進行設定。

於該情形，藉由僅第1進給螺桿111A之驅動，可使刀具台112沿著第1進給軸A移動，並且藉由僅第2進給螺桿111B之驅動，可使刀具台112沿著X1軸方向移動，且可使得刀具台112之移動簡單且低負載地進行。

100‧‧‧工作機械

110‧‧‧移動驅動手段

110A‧‧‧A方向之進給機構

110A-1‧‧‧第1滑台

110A-2‧‧‧滑軌

110B‧‧‧B方向之進給機構

110B-1‧‧‧第2滑台

110B-2‧‧‧滑軌

112‧‧‧刀具台

113A‧‧‧第1馬達

113B‧‧‧第2馬達

120‧‧‧工具

130‧‧‧前視主軸

140‧‧‧後視主軸

150‧‧‧後視刀具台

160‧‧‧轉臺

A‧‧‧第1進給軸

B‧‧‧第2進給軸

X1‧‧‧切入方向

Y1‧‧‧工具之配置方向

Claims (6)

1. 一種工作機械，其特徵在於，具備具有相互交叉之第1及第2進給軸之移動手段、及藉由該移動手段一體地進行移動之多個工具；各工具，係藉由向既定之選擇軸方向一體地移動，以選擇方式切換欲進行加工之工具；該多個工具之各個刀前端，於切入方向以呈階梯狀地偏移之方式配置；該多個工具，以多個工具之各個刀前端對齊於沿著該工具之該選擇軸方向之直線上之方式配置。
2. 如申請專利範圍第1項之工作機械，其中，該選擇軸方向，係該第1或第2進給軸方向，且以各工具之刀前端對齊於該第1或第2進給軸方向之方式，將各工具一體地傾斜配置。
3. 如申請專利範圍第2項之工作機械，其中，該第1及第2進給軸，設定於相互正交之水平方向及垂直方向。
4. 如申請專利範圍第3項之工作機械，其中，該多個工具配置於該垂直方向。
5. 如申請專利範圍第4項之工作機械，其中，該多個工具之上方側之工具之刀前端，以加工時之切削屑不殘留於下方側之工具之程度之長度，較該下方側之工具之刀前端突出。
6. 如申請專利範圍第2項之工作機械，其中，該第1及第2進給軸之中，相對於被選擇作為該選擇軸之一方之進給軸，使另一方之進給軸沿著工具之傾斜方向傾斜而設。