TWI602631B - Polygon processing equipment and polygon processing method - Google Patents

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TWI602631B
TWI602631B TW103109601A TW103109601A TWI602631B TW I602631 B TWI602631 B TW I602631B TW 103109601 A TW103109601 A TW 103109601A TW 103109601 A TW103109601 A TW 103109601A TW I602631 B TWI602631 B TW I602631B
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Hajime Matsumaru
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Citizen Watch Co Ltd
Citizen Machinery Co Ltd
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Description

多邊形加工裝置及多邊形加工方法 發明領域
本發明是有關一種多邊形加工裝置及多邊形加工方法。
發明背景
迄今所進行之多邊形加工是使用多邊形切割器將工件的外周面加工成多角形等。多邊形加工是藉由主軸所把持之工件在軸線圓周旋轉，並藉由安裝在工具主軸上之多邊形切割器與工件以預定之轉速比同步旋轉而進行。
對工件的外周面進行複數種類之多邊形加工時，有於各多邊形加工間使工件與多邊形切割器之相位一致而進行多邊形加工的多邊形加工方法(例如參照專利文獻1)。
先前技術文獻
【專利文獻1】專利第5080120號公報
發明概要
如上述，因為對工件之外周面進行多邊形加工時， 首先對工件進行第1多邊形加工，接著對第1多邊形加工後之工件進行除去於第1多邊形加工中在工件之外周面所產生之毛邊的毛邊取下加工等，然後，以將設定於旋轉工具台之原點位置與多邊形切割器成為相對之預定配置關係之方式使多邊形切割器旋轉，故對進行毛邊取下加工等後之工件，需要進行除去於第1多邊形加工中在工件之內周面產生之毛邊等之第2多邊形加工，有增加加工時之工序的缺點。
本發明之目的為，提供一種多邊形加工裝置及多邊形加工方法，是將藉由旋轉之主軸所把持之工件，使用安裝於對主軸同步旋轉之工具主軸上的多邊形切割器進行複數之多邊形加工。
為了實現上述目的，根據本發明，是一種多邊形加工裝置，包含有把持工件之主軸；工具主軸，安裝有多邊形切割器；及控制機構，旋轉控制主軸及工具主軸；且構成為對工件進行藉由多邊形切割器之第1多邊形加工後，進行藉由多邊形切割器以外之工具之加工，在該加工後藉由多邊形切割器進行第2多邊形加工，並使主軸與工具主軸同步旋轉，維持主軸與工具主軸之相位關係來進行工件之加工，且該多邊形加工裝置中，控制機構包含同步比變更機構，同步比變更機構是在第1或第2多邊形加工中所需之同步比值及第2同步比值之間變更同步比值，前述第2同步比值是可使工具主軸以不超過最大旋轉數之旋轉數旋轉， 且使前述主軸以第1多邊形加工後之加工中所需之旋轉數旋轉，第1多邊形加工後，以第2比值使主軸與工具主軸同步旋轉並進行加工，前述第1多邊形加工後之前述加工後，變更同步比值並進行第2多邊形加工。
此處之同步比變更機構是構成在主軸之旋轉位置位於預定定點之時機時變更同步比值。
又，第2比值是設定成主軸之旋轉數比工具主軸之旋轉數高。
根據本發明，是一種多邊形加工方法，對藉由旋轉之主軸所把持之工件，藉由裝設於相對主軸同步旋轉之工具主軸的多邊形切割器維持主軸與工具主軸之相位關係來進行第1多邊形加工後，進行藉由多邊形切割器以外之工具之加工，在該加工後，藉由多邊形切割器維持主軸與工具主軸之相位關係來進行第2多邊形加工，該多邊形加工方法，包含有：第1多邊形加工步驟，以使前述主軸之旋轉數與前述工具主軸之旋轉數成為第1多邊形加工所需要之比值之方式使前述主軸與前述工具主軸同步旋轉而進行第1多邊形加工；加工步驟，在前述第1多邊形加工步驟後，變更為第2同步比使主軸與工具主軸同步旋轉，以對第1多邊形加工後之前述工件進行加工，該第2同步比可使工具主軸以不超過最大旋轉數之旋轉數旋轉，且使主軸以前述第1多邊形加工後之加工所需之旋轉數旋轉；及第2多邊形加工步驟，加工步驟後，以使主軸之旋轉數與工具主軸之旋轉數成為第2多邊形加工所需要之比值的方式使主軸與工具主 軸同步旋轉。
依據本發明，可實現使用多邊形切割器將藉由旋轉之主軸所把持之工件進行多邊形加工之多邊形加工裝置及多邊形加工方法，前述多邊形切割器是安裝在對主軸同步旋轉之工具主軸上。依據本發明，對工件之外周面進行2種多邊形加工時，可容易地使兩時間點之工件與多邊形切割器之相位一致，因此可於工件之外周面以預定的相位關係正確地形成複數個多邊形形狀。
10‧‧‧旋轉刀具座
12‧‧‧刀座本體
14‧‧‧轉塔
20‧‧‧頭部
22‧‧‧軸部
24‧‧‧工具裝設部
26‧‧‧車削工具
28‧‧‧旋轉工具(工具主軸)
32‧‧‧伺服馬達
38‧‧‧卡合部
42‧‧‧驅動軸
44‧‧‧驅動齒輪
46‧‧‧伺服馬達
48‧‧‧支持具
50‧‧‧從動齒輪
54‧‧‧多邊形切割器
55‧‧‧導軸襯
57‧‧‧外徑車刀
60‧‧‧支持具
62‧‧‧從動齒輪
66‧‧‧刀具
70‧‧‧NC裝置
72‧‧‧輸入部
74‧‧‧顯示部
76‧‧‧處理部(CPU)
78‧‧‧ROM
80‧‧‧RAM
82‧‧‧驅動控制部
84‧‧‧可動構造體
86‧‧‧選擇動作記憶區域
88‧‧‧驅動機構
S101,S102,S103,S201,S202,S20 3,S204,S205‧‧‧步驟
W‧‧‧工件
圖1是例示將本發明實施例之多邊形加工裝置搭載於可適用之工作機械上之旋轉刀具座之構成之一例的剖面圖。
圖2是顯示將用於本發明實施例之多邊形加工裝置之多邊形切割器裝設於圖3所示之旋轉刀具座之狀態，(a)是部分剖面側面圖，(b)是部分剖面正面圖。
圖3是顯示可實行本發明實施例之多邊形加工方法之控制機構方塊圖。
圖4是顯示本發明實施例之多邊形加工方法之動作流程的流程圖。
圖5(a)~(c)是說明藉由本發明實施例之多邊形加工方法對工件實施2種類之多邊形加工之一例之圖。
較佳實施例之詳細說明
圖1是例示將本發明實施例之多邊形加工裝置搭載於可適用之工作機械上之旋轉刀具座之構成之一例的剖面圖。圖2是顯示將用於本發明實施例之多邊形加工裝置之多邊形切割器裝設於圖3所示之旋轉刀具座之狀態，(a)是部分剖面側面圖，(b)是部分剖面正面圖。此旋轉刀具座10是搭載於為工作機械之NC車床等自動車床上。旋轉刀具座10包含有刀座本體12與可旋繞地支持於刀座本體12的轉塔14。
轉塔14包含具有圓柱或角柱狀外形之中空頭部20、及從頭部20之軸線方向一端朝軸線方向同心地延伸設置之中空圓筒狀的軸部22。在轉塔14之頭部20的外周面上每預定之分度角度設置有裝設工具之複數個工具裝設部24。可在各工具裝設部24上選擇地裝設車刀等車削工具26或鑽頭、銑刀等旋轉工具28等之加工工具。軸部22是可旋轉及可於軸線方向移動地支持於刀座本體12上。
轉塔14是透過卡合部38可卸除地卡合於刀座本體12，藉由利用伺服馬達32，使卡合部38卸除且旋轉驅動軸部22來旋繞驅動。藉由在轉塔14預定之旋繞位置卡合卡合部38，轉塔14可在刀座本體12上固定於分度位置並選擇預定之加工工具。
藉由伺服馬達46旋轉驅動之驅動軸42是軸支撐於軸部22內。當透過具備工具主軸之支持具48將旋轉工具28裝設於轉塔14之要求之工具裝設部24時，連結於工具主軸之從動齒輪50會咬合於安裝在驅動軸42之驅動齒輪44， 旋轉工具28會藉由伺服馬達46而旋轉驅動。
如圖2所示，在預定的工具裝設部24可透過具備工具主軸之支持具60裝設多邊形切割器54。多邊形切割器54裝設於支持具60之工具主軸，透過支持具60內之動力傳動，藉由連結至多邊形切割器54(工具主軸)之從動齒輪62咬合於驅動齒輪44，使多邊形切割器54利用伺服馬達46來旋轉驅動。
使轉塔14旋繞並選擇多邊形切割器54，藉由使利用主軸馬達旋轉驅動之主軸與多邊形切割器54同步旋轉且維持主軸與多邊形切割器54之相位關係，對把持於主軸之工件W進行多邊形加工，可對工件W之外周面形成橢圓或多角形等。多邊形加工是以使工件W之旋轉數與多邊形切割器54之旋轉數構成為預定之比值之方式使工具主軸與主軸旋轉驅動。例如，於工件之外周面形成四角形的情況時，在使工件旋轉一圈期間，使配置了為其角數一半之2枚刀具之多邊形切割器旋轉2圈，藉此可加工前述四角形。再例如，於工件之外周面形成六角形時，只要在使工件旋轉一圈之期間，使將為其角數一半之3枚刀具以例如構成為三角形狀之方式配置的之多邊形切割器旋轉3圈即可。
藉由使轉塔14旋繞並選擇車削工具26，可進行以主軸軸線做為中心之一般的工件W之切削加工。例如有，使用外徑車刀之工件外徑加工，在工件之外周面產生之毛邊取下加工等。
圖3是顯示可實行本發明實施例之多邊形加工方 法之控制機構方塊圖。工具主軸及主軸是藉由圖3所示之控制機構來驅動控制。此控制機構於本實施形態中是由裝備於數值控制(NC)車床之NC裝置70所構成。但是亦可使用與NC裝置不同之其他控制裝置。
NC裝置70包含有輸入部72、顯示部74、處理部(CPU)76、記憶部(ROM78及RAM80)以及驅動控制部82等。
控制裝置(NC裝置70)是CPU76根據記憶在ROM78或RAM80中之各種資料或加工程式等，輸出動作指令至驅動控制部82，驅動控制部82基於來自CPU76之動作指令分別控制旋轉刀具座10之分度驅動源(伺服馬達)32及旋轉驅動源(伺服馬達)46或旋轉驅動主軸之主軸馬達等之驅動機構88，使轉塔14之旋繞、旋轉工具28(工具主軸)或主軸的旋轉作動。
圖4是顯示本發明實施例之多邊形加工方法之動作流程的流程圖。以下，將主軸與工具主軸之同步比也就是維持同步狀態中之旋轉速度(旋轉數)之比如前述所稱「第1比值」或「第2比值」般使用「比值」之用語來說明。
首先，於步驟S101，以把持工件W之主軸的旋轉數與裝設有多邊形切割器54之工具主軸的旋轉數是具有第1比值的方式使主軸與工具主軸同步旋轉，藉由多邊形切割器54進行第1多邊形加工。第1比值是為了多邊形加工成需要之加工形狀(例如多角形)而設定成所需之值。
第1多邊形加工後，於步驟S102，以主軸的旋轉數與工具主軸的旋轉數是具有第2比值的方式使主軸與工 具主軸同步旋轉，且前述第2比值與第1多邊形加工時之第1比值不同，並對第1多邊形加工後之工件進行切削加工。於步驟S102之切削加工時，使裝設於工具主軸之多邊形切割器預先退避。在此，接著如下說明有關於切削加工中使用之「第2比值」。
切削加工因為不使用多邊形切割器54，主軸與工具主軸不須同步，為了謀求工件加工的時間縮短等，可將主軸的旋轉數設定成比多邊形加工時高。例如，細小之工件等材料直徑小的情況，將切削時工件之旋轉數提高是更有效率的。另一方面，安裝有多邊形切割器之工具主軸的最大旋轉數跟把持工件之主軸的最大旋轉數相比，可容許之最大旋轉數較低。因此，當要在維持步驟S101之多邊形加工時之主軸的旋轉數與工具主軸的旋轉數之間的上述第1比值之情況下下同步旋轉並進行切削加工時，因為受限於同步之工具主軸的最大容許旋轉數之形式，主軸之旋轉數亦被限制，故無法充分提高工件的旋轉數。在此在本發明是於步驟S102之切削加工時，將主軸與工具主軸之同步比設定成切削加工時所需之主軸的旋轉數是落在不超過同步之工具主軸所容許之最大旋轉數的範圍內。舉一例來說，於工件之外周面形成四角形的情況，在步驟S101之第1多邊形加工時，進行使工件在旋轉一圈之間使多邊形切割器旋轉兩圈之同步，而在步驟S102之切削加工時，進行使工件例如在旋轉五圈之間使多邊形切割器旋轉一圈之同步，如上述般在多邊形加工與切削加工變更同步比。
步驟S102之切削加工後，於步驟S103，以主軸的旋轉數與工具主軸的旋轉數是具有第2多邊形加工所需比值的方式使主軸與工具主軸同步旋轉，藉由多邊形切割器進行第2多邊形加工。作為第2多邊形加工之比值可與步驟S101時之第1比值成為同一比值。
實行上述各處理之多邊形加工裝置包含有把持工件之主軸、裝設有多邊形切割器之工具主軸及旋轉控制主軸及工具主軸之控制機構。此處，控制機構是進行以主軸的旋轉數與工具主軸的旋轉數具有為了進行第1多邊形加工所需之上述第1比值的方式使主軸與工具主軸同步旋轉之控制，藉由多邊形切割器對工件進行第1多邊形加工處理(步驟S101)，第1多邊形加工後，進行以主軸的旋轉速度與工具主軸的旋轉速度是具有第2比值的方式使主軸與工具主軸同步旋轉之控制，對第1多邊形加工後之工件進行切削加工處理(步驟S102)，切削加工後，進行以主軸的旋轉速度與工具主軸的旋轉速度是具有為了進行第2多邊形加工所需之比值的方式使主軸與工具主軸同步旋轉之控制，藉由多邊形切割器對切削加工後之工件進行第2多邊形加工處理(步驟S103)，控制機構是實施上述各處理來控制主軸及工具主軸之旋轉。於步驟S103之切削加工中，對工具主軸的旋轉速度具有上述第2比值之主軸的旋轉速度設定成切削加工所需之主軸旋轉數是使工具主軸之旋轉數落在不超過該工具主軸旋轉數所容許之最大旋轉速度的範圍內。
如以上說明，在步驟S101之第1多邊形加工是以 第1多邊形加工所需之第1比值進行同步旋轉，在步驟S102之藉由多邊形切割器以外工具之切削加工是以第2比值進行同步旋轉，前述第2比值是即使工具主軸以比最大旋轉數低之旋轉數旋轉，主軸亦可以切削加工所需之旋轉數旋轉，在步驟S103之藉由多邊形切割器之第2多邊形加工是以第2多邊形加工所需之比值進行同步旋轉。第2多邊形加工時，亦可設定成以第1比值進行同步旋轉。因為各步驟之處理是以不停止主軸及工具主軸之同步旋轉而進行，工件與多邊形切割器會經常同步旋轉，對工件之外周面進行2種類之多邊形加工時，可容易的使工件與多邊形切割器的相位一致，因此可在工件之外周面以預定之相位關係正確且短時間地形成複數個多邊形形狀。
另外使同步比構成為主軸在預定之定點時變更，前述定點為例如主軸之旋轉角度為0度位置之主軸原點，藉此使主軸與工具主軸之相位關係在預定之定點通常為一定，故可在主軸定位於前述預定之定點的時機容易地進行第1多邊形加工時與第2多邊形加工時之相位對位。又同步比之變更可在前述預定之定點連續地進行或使主軸暫時停止來進行。藉由使主軸暫時停止而進行同步比之變更，可容易且確實地進行主軸與工具主軸之相位關係之維持，藉由在前述預定之定點連續地進行同步比之變更，除了可將加工圓滑地連續進行，亦有使用在主軸及工具主軸之驅動之耗電量會比將旋轉完全停止的情況低之優點。
圖5是說明藉由本發明實施例之多邊形加工方法 對藉由主軸所把持之工件W，使用連結至工具主軸，具備3枚刀具66之多邊形切割器54來實施2種類之多邊形加工之一例之圖。如圖5(a)所示，就有關對工件2之外周面以同樣相位形成大小不同之2個六角形的情況進行說明。
首先，於步驟S201，將外徑車刀57分度，把持於主軸之工件W藉由導軸襯55導引，對工件W進行外徑加工(切削加工)。接著，於步驟S202，將多邊形切割器54分度，在工件W已外徑加工之部分進行如步驟S203所示形成六角形之第1多邊形加工。於步驟S203之第1多邊形加工中是以第1多邊形加工所需之第1比值進行主軸與工具主軸之同步旋轉。接著，於步驟S204，將外徑車刀57分度，對工件W進行外徑加工(切削加工)。在步驟S204之藉由為多邊形切割器以外工具之外徑車刀57的切削加工是以第2比值進行同步旋轉，前述第2比值是即使工具主軸以比最大旋轉數低之旋轉數旋轉，主軸亦可以切削加工所需之旋轉數旋轉。然後，如步驟S205所示將多邊形切割器54分度，進行於工件W形成六角形之第2多邊形加工。在步驟S205之第2多邊形加工是以第2多邊形加工所需之比值進行主軸與工具主軸之同步旋轉。在本實施例，由於在第1多邊形加工與第2多邊形加工中是形成同相位之相似的六角形，在第2邊形加工時，以與第1多邊形加工時相同之第1比值進行同步旋轉。由於在第1多邊形加工進行時與第2多邊形加工進行時，使多邊形切割器54之相位與工件W之相位為一致，可對第1多邊形加工以預先決定之相位進行第2多邊形加工。
第1多邊形加工與第2多邊形加工之間，有在多邊形切割器54(工具主軸)與工件W(主軸)之相位是無關的進行切削加工的情況，亦可僅變更主軸與工具主軸之同步比，對工件W之外周面簡單地進行有互相預定之相位關係之多邊形加工。
S101,S102,S103‧‧‧步驟

Claims (4)

  1. 一種多邊形加工裝置，包含有：把持工件之主軸；工具主軸，安裝有多邊形切割器；及控制機構，旋轉控制前述主軸及前述工具主軸；且構成為對前述工件，在藉由前述多邊形切割器進行第1多邊形加工後，進行藉由前述多邊形切割器以外之工具之加工，在該加工後藉由前述多邊形切割器進行第2多邊形加工，並使前述主軸與前述工具主軸同步旋轉，維持前述主軸與前述工具主軸之相位關係來進行前述工件之加工，該多邊形加工裝置之特徵在於：前述控制機構包含同步比變更機構，該同步比變更機構是在前述第1或第2多邊形加工中所必要之同步比值及第2同步比值之間變更同步比值，該第2同步比值是可使前述工具主軸以不超過最大旋轉數之旋轉數旋轉，且使前述主軸以前述第1多邊形加工後之前述加工中所必要之旋轉數旋轉，前述第1多邊形加工後，以第2同步比值使前述主軸與前述工具主軸同步旋轉並進行加工，並於前述第1多邊形加工後之前述加工後，變更同步比值並進行第2多邊形加工。
  2. 如請求項1之多邊形加工裝置，其中前述同步比變更機構是構成為在前述主軸之旋轉位置位於預定定點之時 機時變更同步比值。
  3. 如請求項1或2之多邊形加工裝置，其中前述第2同步比值是設定成前述主軸之旋轉數比前述工具主軸之旋轉數高。
  4. 一種多邊形加工方法，對藉由旋轉之主軸所把持之工件，藉由裝設於相對前述主軸同步旋轉之工具主軸的多邊形切割器，維持前述主軸與前述工具主軸之相位關係來進行第1多邊形加工後，進行藉由前述多邊形切割器以外之工具之加工，在該加工後，藉由前述多邊形切割器維持前述主軸與前述工具主軸之相位關係來進行第2多邊形加工，其特徵在於包含有：第1多邊形加工步驟，以使前述主軸之旋轉數與前述工具主軸之旋轉數成為第1多邊形加工所必要之比值的方式，使前述主軸與前述工具主軸同步旋轉而進行第1多邊形加工；加工步驟，在前述第1多邊形加工步驟後，變更成第2同步比值來使前述主軸與前述工具主軸同步旋轉而對前述第1多邊形加工後之前述工件進行加工，該第2同步比值可使前述工具主軸以不超過最大旋轉數之旋轉數旋轉，且使前述主軸以前述第1多邊形加工後之前述加工所必要之旋轉數旋轉；及第2多邊形加工步驟，前述加工步驟後，以使前述主軸之旋轉數與前述工具主軸之旋轉數成為第2多邊形加工所必要之比值的方式使前述主軸與前述工具主軸 同步旋轉。
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