專利名稱：切削加工方法及切削加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切削加工，尤其涉及工件不易發(fā)生顫振等、能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的切削加工的切削加工方法及切削加工裝置。
背景技術(shù)：
切削加工通常利用圖11的說明圖所示的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行。在圖11中，
35表示被切削加工物(工件)，36表示刀具臺(tái)，37表示切削刀具，38表示電動(dòng)機(jī)，Ml表示工件35的軸線，M5表示刀具軸線。如該圖11所示，在刀具臺(tái)36上，以工件35的軸線Ml與刀具軸線M5相交的方式設(shè)有切削刀具37，并且通過電動(dòng)機(jī)38使該刀具臺(tái)36能夠沿X軸方向平移。而且，外徑切削加工如下進(jìn)行通過電動(dòng)機(jī)38使切削刀具從X軸方向向工件35的軸線方向切入工件35，在使工件35旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，使切削刀具37沿工件軸線M1方向進(jìn)給。
但是，在利用這種加工方法進(jìn)行重切削時(shí)，有時(shí)在工件35的動(dòng)態(tài)剛性較小的情況下會(huì)發(fā)生顫振，從而產(chǎn)生工件加工面的加工精度下降或切削刀具37損壞等問題。因此，為了解決這種問題，例如提出了專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2記載的切削加工方法。專利文獻(xiàn)1記載的方法是在對(duì)工件35進(jìn)行車削加工(切削加工)時(shí)，使防振裝置與工件35抵接來抑制工件35的振動(dòng)。另外，專利文獻(xiàn)2記載的方法是周期性地改變工件35的轉(zhuǎn)速，即主軸的轉(zhuǎn)速，以抑制顫振。
專利文獻(xiàn)1日本實(shí)用新型登記2590593號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開昭49一105277號(hào)公報(bào)
但是，對(duì)于上述專利文獻(xiàn)1記載的方法，由于工件35的防振裝置設(shè)置在加工機(jī)器內(nèi)部，所以加工區(qū)域狹小，不利于機(jī)床的小型化。另一方面，對(duì)于專利文獻(xiàn)2記載的方法，由于在加工中使主軸轉(zhuǎn)速變化，所以在工件35的加工面上容易殘留因轉(zhuǎn)速變化引起的刻痕，存在加工精度下
降等問題。
這里，對(duì)工件的顫振和動(dòng)態(tài)剛性進(jìn)行說明。工件的顫振是在加工時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)現(xiàn)象，是否產(chǎn)生顫振是由加工條件和工件的動(dòng)態(tài)剛性等決定的，在重切削等負(fù)荷較大的加工條件下、以及在工件動(dòng)態(tài)剛性較小時(shí)容易發(fā)生顫振。
圖12表示動(dòng)態(tài)剛性的倒數(shù)即工件的動(dòng)態(tài)撓性的一例。根據(jù)該圖可知，角度30°方向的動(dòng)態(tài)撓性小(動(dòng)態(tài)剛性值大)，120°方向的動(dòng)態(tài)撓性較大(動(dòng)態(tài)剛性小)。像這樣，工件的動(dòng)態(tài)撓性通常為各向異性，動(dòng)態(tài)剛性隨角度而變化。即使工件自身為各向同性的圓柱狀也是同樣，因?yàn)楣ぜ?huì)受到主軸臺(tái)內(nèi)在的各向異性的影響。
根據(jù)該測(cè)定結(jié)果，如果切削加工時(shí)朝向工件旋轉(zhuǎn)中心切入的角度是工件動(dòng)態(tài)撓性大的120°，則容易發(fā)生顫振，但如果是動(dòng)態(tài)撓性較小的30°，則不易發(fā)生顫振而能夠?qū)崿F(xiàn)良好的加工。并且，對(duì)于切削刀具是旋轉(zhuǎn)刀具的銑削加工而言也是同樣，如果以動(dòng)態(tài)撓性較小的角度進(jìn)行切削加工，則相當(dāng)于在剛性大的角度下的加工，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的加工。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明就是鑒于上述工件的動(dòng)態(tài)剛性特性而完成的，其目的在于，提供能夠在不縮小加工區(qū)域且不影響加工面的加工精度的情況下，抑制顫振并提高加工精度的通用性高的切削加工方法及切削加工裝置。
為了解決上述問題，第1方面的發(fā)明是一種進(jìn)行切削加工的切削加工方法，在與工件軸線垂直的方向上朝向所述軸線配置切削刀具，并設(shè)置有改變所述切削刀具的工件切入角度的角度變更單元，所述切削加工方法的特征在于，包括以下步驟角度檢測(cè)步驟，檢測(cè)工件的動(dòng)態(tài)剛性大的角度；切入角度設(shè)定步驟，調(diào)整所述角度變更單元，使得切削刀具朝向工件軸線切入的角度為所述動(dòng)態(tài)剛性大的角度；以及切削步驟，保持所設(shè)定的切入角度，通過所述切削刀具來切削工件。
根據(jù)該方法，將朝向工件旋轉(zhuǎn)中心切入的角度確定為工件動(dòng)態(tài)剛性大的方向來進(jìn)行加工，因此能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施高精度的加工。此外，由于不需要防振裝置等裝置，因此不會(huì)影響加工區(qū)域，通用性較高。第2方面的發(fā)明是一種切削加工裝置，其在與工件軸線垂直的方向上朝向所述軸線配置切削刀具，使工件或切削刀具中的任意一個(gè)旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行切削，其特征在于，該切削加工裝置具有改變所述切削刀具的工件切入角度的角度變更單元；檢測(cè)工件的動(dòng)態(tài)剛性大的角度的角度檢測(cè)單元；控制所述角度變更單元的角度設(shè)定單元；以及控制切削的切削控制單元，所述角度設(shè)定單元控制所述角度變更單元，使得與所述角度檢測(cè)單元檢測(cè)出的動(dòng)態(tài)剛性大的角度一致，并且所述切削控制單元保持由所述角度設(shè)定單元設(shè)定的切入角度，通過所述切削刀具來切削工件。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，角度檢測(cè)單元檢測(cè)動(dòng)態(tài)剛性最大的角度，角度設(shè)定單元將朝向工件的旋轉(zhuǎn)中心切入的角度設(shè)定為該動(dòng)態(tài)剛性最大的角度的方向來進(jìn)行加工，因此能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施高精度的加工。此外，由于不需要防振裝置等裝置，因此不會(huì)影響加工區(qū)域，通用性較高。
第3方面的發(fā)明的特征在于，在第2方面所述的發(fā)明中，所述切削刀具安裝在刀具主軸上，該刀具主軸配置在與工件軸線垂直的方向上，所述角度變更單元由在第1軸上移動(dòng)的第1移動(dòng)單元、在與所述第1軸不同的第2軸上移動(dòng)的第2移動(dòng)單元以及刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部構(gòu)成，所述第1軸和所述第2軸設(shè)置在與工件軸線垂直的平面內(nèi)，所述刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部設(shè)置在所述刀具主軸上，能夠改變切入角度，所述角度設(shè)定單元控制所述刀具主軸的切入角度，使其成為所述角度檢測(cè)單元檢測(cè)出的動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且控制所述第1移動(dòng)單元和所述第2移動(dòng)單元，使所述切削刀具的軸線與工件軸線相交，所述切削控制單元控制所述第1移動(dòng)單元和所述第2移動(dòng)單元，使所述切削刀具在兩個(gè)軸上平移，在保持所述相交狀態(tài)的同時(shí)，進(jìn)行朝向工件的旋轉(zhuǎn)中心切入正在旋轉(zhuǎn)的工件的切入控制。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以容易地將切入角度設(shè)定為動(dòng)態(tài)剛性大的角度。并且，通過第1移動(dòng)單元和第2移動(dòng)單元平移切削刀具，能夠?qū)πD(zhuǎn)的工件進(jìn)行切削，能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施高精度的車削加工。
第4方面的發(fā)明的特征在于，在第2方面所述的發(fā)明中，所述切削刀具安裝在刀具臺(tái)上，該刀具臺(tái)配置在與工件軸線垂直的方向上，所述
角度變更單元由復(fù)合鞍座構(gòu)成，該復(fù)合鞍座包括調(diào)節(jié)所述刀具臺(tái)的高度的下鞍座；以及位于所述下鞍座上，用于改變所述刀具臺(tái)的切入角度的上鞍座，在所述上鞍座上還設(shè)有單軸移動(dòng)單元，該單軸移動(dòng)單元使所述切削刀具向所設(shè)定的切入角度方向平移，所述角度設(shè)定單元控制所述
上鞍座的角度，使所述刀具臺(tái)的切入角度成為所述角度檢測(cè)單元檢測(cè)出的動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且控制所述下鞍座，使所述切削刀具的軸線與工件軸線相交，所述切削控制單元控制所述單軸移動(dòng)單元，進(jìn)行朝向工件的旋轉(zhuǎn)中心切入正在旋轉(zhuǎn)的工件的切入控制。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過改變刀具臺(tái)的傾斜角度，可以容易地將切入角度設(shè)定為動(dòng)態(tài)剛性大的角度。并且，通過下鞍座和上鞍座使切削刀具的軸線與工件軸線相交，能夠在保持切入角度的狀態(tài)下對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行切削，能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施高精度的車削加工。
第5方面的發(fā)明的特征在于，在第2方面所述的發(fā)明中，所述切削刀具安裝在具有刀具旋轉(zhuǎn)單元的刀具主軸上，該刀具主軸配置在與工件軸線垂直的方向上，所述角度變更單元由在第1軸上移動(dòng)的第1移動(dòng)單元、在與所述第1軸不同的第2軸上移動(dòng)的第2移動(dòng)單元以及刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部構(gòu)成，所述第1軸和所述第2軸設(shè)置在與工件軸線垂直的平面內(nèi)，所述刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部設(shè)置在所述刀具主軸上，能夠改變切入角度，所述角度設(shè)定單元控制所述刀具主軸的切入角度，使其成為所述角度檢測(cè)單元檢測(cè)出的動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且控制所述第1移動(dòng)單元和所述第2移動(dòng)單元，使所述切削刀具的軸線與工件軸線相交，所述切削控制單元控制所述第1移動(dòng)單元和所述第2移動(dòng)單元，使所述切削刀具在兩個(gè)軸上平移，在保持所述相交狀態(tài)的同時(shí)使所述切削刀具旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行朝向工件的旋轉(zhuǎn)中心切入工件的切入控制。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以容易地將切入角度設(shè)定為動(dòng)態(tài)剛性大的角度。并且，通過第1移動(dòng)單元和第2移動(dòng)單元平移切削刀具，能夠通過旋轉(zhuǎn)刀具來切削工件，能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施高精度的銑削加工。
第6方面的發(fā)明的特征在于，在第2方面所述的發(fā)明中，所述切削刀具安裝在具有刀具旋轉(zhuǎn)單元的刀具臺(tái)上，該刀具臺(tái)配置在與工件軸線
垂直的方向上，所述角度變更單元由復(fù)合鞍座構(gòu)成，該復(fù)合鞍座包括調(diào)節(jié)所述刀具臺(tái)的高度的下鞍座；以及位于所述下鞍座上，用于改變所述刀具臺(tái)的切入角度的上鞍座，在所述上鞍座上還設(shè)有單軸移動(dòng)單元，該單軸移動(dòng)單元使所述切削刀具向所設(shè)定的切入角度方向平移，所述角
度設(shè)定單元控制所述上鞍座的角度，使所述刀具臺(tái)的切入角度成為所述角度檢測(cè)單元檢測(cè)出的動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且控制所述下鞍座，使所述切削刀具的軸線與工件軸線相交，所述切削控制單元控制所述單軸移動(dòng)單元，使所述切削刀具旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行朝向工件的旋轉(zhuǎn)中心切入工件的切入控制。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過改變刀具臺(tái)的傾斜角度，可以容易地將切入角度設(shè)定為動(dòng)態(tài)剛性大的角度。并且，通過下鞍座和上鞍座使切削刀具的軸線與工件軸線相交，能夠在保持切入角度的同時(shí)通過旋轉(zhuǎn)刀具來切削工件，能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施高精度的銑削加工。
根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒊蚬ぜD(zhuǎn)中心切入的角度確定為工件動(dòng)態(tài)剛性大的方向來進(jìn)行加工。因此能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施加工面精度高的加工。此外，由于不需要另外設(shè)置防振裝置等裝置，因此不會(huì)影響加工區(qū)域，通用性較高。
圖1是表示本發(fā)明的切削加工裝置的第1實(shí)施方式的俯視說明圖。
圖2是圖1的正視說明圖。
圖3是圖1的切削加工裝置的控制裝置的框圖。
圖4是表示本發(fā)明的切削加工裝置的第2實(shí)施方式的俯視說明圖。
圖5是圖4的切削加工裝置的控制裝置的框圖。
圖6是表示本發(fā)明的切削加工裝置的第3實(shí)施方式的俯視說明圖。圖7是圖6的正視說明圖。
圖8是圖6的切削加工裝置的控制裝置的框圖。
圖9是表示本發(fā)明的切削加工裝置的第4實(shí)施方式的俯視說明圖。
圖10是圖9的切削加工裝置的控制裝置的框圖。
圖11是以往的切削加工裝置的概況圖。
圖12是表示工件的動(dòng)態(tài)剛性為各向異性的工件動(dòng)態(tài)撓性測(cè)定圖。標(biāo)號(hào)說明
l主軸臺(tái)；2主軸；2a主軸電動(dòng)機(jī)；5工件；6切削刀具；7刀具主軸；8Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部(第2移動(dòng)單元)；8aY軸電動(dòng)機(jī)；IOX軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部(第l移動(dòng)單元)；10aX軸電動(dòng)機(jī)；15下鞍座；16Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部(第2移動(dòng)單元)；17千斤頂；18上鞍座；19切削刀具；20刀具臺(tái)；21XS軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部(單軸移動(dòng)單元)；24刀具主軸；25旋轉(zhuǎn)刀具(切削刀具)；25a刀具旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)(刀具旋轉(zhuǎn)單元)；26主軸保持體；29旋轉(zhuǎn)刀具(切削刀具)；29a刀具旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)(刀具旋轉(zhuǎn)單元)；30刀具臺(tái)；40數(shù)控裝置(角度變更單元)；41角度檢測(cè)裝置(角度檢測(cè)單元)；Ml工件軸線；M3、 M4刀具軸線；Ll、 L2刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖詳細(xì)說明具體實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式。(第1實(shí)施方式)
圖1 3是表示本發(fā)明的切削加工裝置的第1實(shí)施方式的說明圖，圖1是從Y軸方向看的俯視圖，圖2是從工件的軸線方向看的正視圖。在圖l、圖2中，l表示切削加工裝置的主軸臺(tái)；2表示由主軸臺(tái)1旋轉(zhuǎn)支撐的主軸；3表示設(shè)置在主軸2的前端的卡具，其具有用于把持工件5的
爪4; 6表示切削刀具；7表示安裝切削刀具6的刀具主軸；8表示使刀
具主軸7沿Y軸方向平移的Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部；9表示設(shè)置在切削加工裝置的未圖示的基臺(tái)上的、可使刀具主軸7向X軸方向移動(dòng)的鞍座；10表示使鞍座9向X軸方向平移的X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部。
Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部8和X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部10由滾珠絲杠機(jī)構(gòu)構(gòu)成，Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部8由設(shè)置在鞍座9上的Y軸電動(dòng)機(jī)8a驅(qū)動(dòng)，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部10由設(shè)置在基臺(tái)上的X軸電動(dòng)機(jī)10a驅(qū)動(dòng)。
另外，Ml表示工件的旋轉(zhuǎn)中心即工件軸線，M2表示刀具主軸軸線，M3表示刀具軸線，把與工件軸線M1垂直的平面設(shè)為XY平面。此外，刀具主軸7在其前端部，以刀具主軸軸線M2與刀具軸線M3相交的方式可旋轉(zhuǎn)分度地保持切削刀具6，并且該刀具主軸7具有可以變更切削刀具的切入角度的刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部Ll 。
圖3表示控制該切削加工裝置的控制裝置。如該圖3所示，具有用于控制各種數(shù)據(jù)的數(shù)控裝置40;計(jì)算動(dòng)態(tài)剛性大的角度的角度檢測(cè)裝置41;檢測(cè)主軸2的旋轉(zhuǎn)角度的主軸角度檢測(cè)器42;檢測(cè)由X軸電動(dòng)機(jī)10a驅(qū)動(dòng)的X軸位移量的X軸檢測(cè)器43;檢測(cè)由Y軸電動(dòng)機(jī)8a驅(qū)動(dòng)的Y軸位移量的Y軸檢測(cè)器44;以及撿測(cè)切削刀具6的角度的刀具角度檢測(cè)器45。
另外，2a表示使主軸2旋轉(zhuǎn)的主軸電動(dòng)機(jī)，7a表示驅(qū)動(dòng)刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部L1的刀具主軸電動(dòng)機(jī)。
并且，數(shù)控裝置40具有存儲(chǔ)工件加工程序的程序存儲(chǔ)部47;分析加工程序的程序分析部48;以及控制各種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制部49,角度檢測(cè)裝置41具有脈沖錘51、動(dòng)態(tài)撓性計(jì)算部52、以及根據(jù)動(dòng)態(tài)撓性計(jì)算動(dòng)態(tài)剛性為最大的角度的運(yùn)算部53。
具體地講，在角度檢測(cè)裝置41中，動(dòng)態(tài)撓性計(jì)算部52對(duì)由脈沖錘51產(chǎn)生的振動(dòng)進(jìn)行傅立葉分析等處理，將其變換為動(dòng)態(tài)撓性值。在運(yùn)算部52中，同時(shí)輸入動(dòng)態(tài)撓性值和主軸角度，求出動(dòng)態(tài)撓性最小(動(dòng)態(tài)剛
性最大)的主軸角度=工件的角度(e)。也可以通過如下方式進(jìn)行將
通過脈沖錘進(jìn)行測(cè)定時(shí)依次發(fā)來的動(dòng)態(tài)撓性值與以前的值進(jìn)行比較，保留小的值和角度；或者存儲(chǔ)主軸(工件)旋轉(zhuǎn)一周的值，選擇其中最小值的角度。
然后，由運(yùn)算部53求出的動(dòng)態(tài)剛性最大的角度被發(fā)送給驅(qū)動(dòng)控制部49，在驅(qū)動(dòng)控制部49中，將該角度與分析普通加工程序而生成的控制指令進(jìn)行合成，生成電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制各電動(dòng)機(jī)。由這樣構(gòu)成的切削加工裝置實(shí)現(xiàn)的切削加工如下進(jìn)行。首先，按照
上述步驟求出動(dòng)態(tài)剛性最大的角度(e)。然后，當(dāng)根據(jù)該測(cè)定結(jié)果，工
件5的動(dòng)態(tài)剛性大的方向與x軸方向所成的角度為e時(shí)(圖2所示的狀
態(tài))，數(shù)控裝置40對(duì)刀具主軸7的刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部L1進(jìn)行控制，使朝向
工件5的軸線Mi、即朝向旋轉(zhuǎn)中心切入的角度為e。
然后，數(shù)控裝置40操作X軸電動(dòng)機(jī)10a和Y軸電動(dòng)機(jī)8a，在該角 度下保持切削刀具6的刀具軸線M3與工件軸線Ml相交的狀態(tài)，進(jìn)行使 切削刀具6向工件軸線Ml切入的切削控制(車削控制)。
針對(duì)工件5的外徑切削加工如下進(jìn)行使工件5與主軸2 —起旋轉(zhuǎn)， 同時(shí)保持切削刀具6的切入角度e恒定，并且保持刀具軸線M3與工件軸 線Ml相交的狀態(tài)，平移切削刀具6。 g卩，使切削刀具6朝向工件軸線 Ml切入工件5來進(jìn)行切削。
切削刀具6的平移操作是通過X軸電動(dòng)機(jī)10a與Y軸電動(dòng)機(jī)8a協(xié) 作地移動(dòng)刀具主軸7來實(shí)施的，由此切入工件5的外周面。然后，沿工 件軸線Ml進(jìn)行進(jìn)給來實(shí)施外徑切削加工。
另外，對(duì)于在工件外周進(jìn)行開槽加工的情況也是同樣，即，與外徑 切削同樣地對(duì)切削刀具6的角度進(jìn)行分度，根據(jù)由X、 Y軸合成的移動(dòng) 動(dòng)作，使刀具主軸7沿刀具軸線M3進(jìn)給，由此實(shí)施切削加工。
這樣，將朝向工件旋轉(zhuǎn)中心切入的角度確定為工件動(dòng)態(tài)剛性大的方 向來進(jìn)行加工，因此能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施高精度的加工。此外， 由于不需要防振裝置等裝置，因此不會(huì)影響加工區(qū)域，通用性較高。
此外，通過刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以容易地將切入角度設(shè)定為 動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且通過X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部和Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部平移切 削刀具，能夠在保持工件軸線與刀具軸線的相交狀態(tài)的情況下對(duì)旋轉(zhuǎn)的 工件進(jìn)行切削，因此能夠?qū)嵤└呔鹊能囅骷庸ぁ?(第2實(shí)施方式)
圖4表示本發(fā)明的切削加工裝置的第2實(shí)施方式。該圖4是從工件 5的軸線方向看的正視圖，15表示沿Y軸方向平移的下鞍座，16表示使 下鞍座15沿Y軸方向平移的Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部，18表示配置在下鞍座15上的、賦予切削刀具19切入角度的上鞍座，n表示調(diào)節(jié)上鞍座is的傾
斜角度的千斤頂，20表示安裝切削刀具19的刀具臺(tái)，21表示使刀具臺(tái) 20平移的XS軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部。
上鞍座18由千斤頂17支撐，該上鞍座18的工件5側(cè)的一端旋轉(zhuǎn)自 如地連接在下鞍座15上，另一端可進(jìn)行伸縮動(dòng)作。刀具臺(tái)20通過上鞍 座18上設(shè)有的XS軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部21而設(shè)置在上鞍座18上，該刀具臺(tái)20 可向上鞍座18的最大傾斜方向平移。
Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部16和XS軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部21由滾珠絲杠機(jī)構(gòu)構(gòu)成，Y 軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部16由設(shè)置在未圖示的基臺(tái)上的Y軸電動(dòng)機(jī)16a驅(qū)動(dòng)，XS 軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部21由設(shè)置在上鞍座18上的XS軸電動(dòng)機(jī)21a驅(qū)動(dòng)。這樣， 刀具臺(tái)20可通過由下鞍座15和上鞍座18構(gòu)成的復(fù)合鞍座而上下移動(dòng)， 并可改變切入角度，通過控制Y軸電動(dòng)機(jī)16a和設(shè)置在千斤頂17上的未 圖示的千斤頂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，可設(shè)定任意的切入角度。另外，M4表示刀具 軸線。
圖5表示控制該切削加工裝置的控制裝置。與上述圖3所示的控制 裝置相比，驅(qū)動(dòng)控制部49所控制的電動(dòng)機(jī)和檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)不同，該控制 裝置具有XS軸電動(dòng)機(jī)21a、檢測(cè)由該XS軸電動(dòng)機(jī)21a驅(qū)動(dòng)的位移量 的XS軸檢測(cè)器55、驅(qū)動(dòng)千斤頂17的千斤頂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)17a、檢測(cè)根據(jù) 該千斤頂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)17a的驅(qū)動(dòng)而變化的角度的千斤頂角度檢測(cè)器57。 另外，對(duì)與上述圖3相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略說明。
由如上所述構(gòu)成的切削加工裝置實(shí)現(xiàn)的切削加工如下進(jìn)行。首先，
按照與上述第1實(shí)施方式相同的步驟求出動(dòng)態(tài)剛性最大的角度(e)。另
外，該角度是從X軸方向看的角度，圖4表示設(shè)定為所求出的角度的狀態(tài)。 以這樣求出的角度信息為基礎(chǔ)，通過數(shù)控裝置40控制千斤頂驅(qū)動(dòng)電
動(dòng)機(jī)17a，將朝向工件5的旋轉(zhuǎn)中心切入的角度設(shè)定為e。
然后，數(shù)控裝置40通過Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部16的Y軸電動(dòng)機(jī)16a來調(diào)
節(jié)刀具臺(tái)20的高度，使工件軸線Ml與刀具軸線M4相交，然后控制XS
軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部21的XS軸電動(dòng)機(jī)21a，使刀具臺(tái)20和切削刀具19平移，
朝向工件5的旋轉(zhuǎn)中心切入，由此來實(shí)施切削加工。這樣，將朝向工件旋轉(zhuǎn)中心切入的角度確定為工件動(dòng)態(tài)剛性大的方 向來進(jìn)行加工，因此能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施高精度的加工。此外， 由于不需要防振裝置等裝置，因此不會(huì)影響加工區(qū)域，通用性較高。
此外，通過改變刀具臺(tái)的傾斜角度，可以容易地將切入角度設(shè)定為 動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且通過下鞍座和上鞍座使切削刀具的軸線與工件 的軸線相交，能夠在保持工件軸線與刀具軸線的相交狀態(tài)的情況下對(duì)旋 轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行切削，因此能夠?qū)嵤└呔鹊能囅骷庸ぁ?br>
另外，在上述第1和第2實(shí)施方式中，是使切削刀具6、 19相對(duì)于 工件5進(jìn)行移動(dòng)，不過，由于切削加工是通過工件5與切削刀具6、 19 之間的相對(duì)移動(dòng)來進(jìn)行的，因此也可以使工件5相對(duì)于切削刀具6、 19 進(jìn)行移動(dòng)。
(第3實(shí)施方式)
圖6、 7是表示本發(fā)明的切削加工裝置的第3實(shí)施方式的說明圖，圖 6表示從Y軸方向看的俯視圖，圖7表示從工件5的軸線M方向看的正 視圖。與上述第l實(shí)施方式相比，刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相同，而不同之處在于， 通過切削刀具25的自身旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行銑削加工。
在圖6、 7中，24表示內(nèi)置有刀具旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)(未圖示)的刀具主 軸，25表示進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削的旋轉(zhuǎn)刀具(切削刀具)，26表示通過鞍座9 來移動(dòng)操作刀具主軸24的主軸保持體，對(duì)與上述圖1相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo) 注相同的標(biāo)號(hào)。另外，在主軸保持體26上設(shè)有可改變切削刀具25的切 入角度的刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部L2。
此外，圖8表示控制該切削加工裝置的控制裝置。與上述圖3的不 同之處在于，在控制對(duì)象中增加了使刀具25旋轉(zhuǎn)的刀具旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)25a， 切削刀具25的切入角度由驅(qū)動(dòng)刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部L2的主軸保持體電動(dòng)機(jī) 26a來控制。另外，對(duì)與上述圖3相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省 略說明。
由如上所述構(gòu)成的切削加工裝置實(shí)現(xiàn)的切削加工如下進(jìn)行。首先，
按照上述第i實(shí)施方式所示的步驟求出動(dòng)態(tài)剛性最大的角度(e)。另外， 該角度是從x軸方向看的角度，圖7表示設(shè)定為所求出的角度e的狀態(tài)。以這樣求出的角度信息為基礎(chǔ)，通過數(shù)控裝置40對(duì)主軸保持體26 的刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部L進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)操作，將朝向工件5的旋轉(zhuǎn)中心切入的角 度設(shè)定為e。然后，通過數(shù)控裝置40控制X軸電動(dòng)機(jī)10a和Y軸電動(dòng)機(jī) 8a，在該角度下使切削刀具25的刀具軸線M3與工件軸線Ml相交，切 削刀具25朝向工件軸線Ml實(shí)施切入。
這里，在實(shí)施工件5的切削加工時(shí)，不旋轉(zhuǎn)工件5，保持切削刀具 25的切入角度e恒定，并且保持刀具軸線M3與工件軸線Ml相交的狀態(tài)， 通過刀具旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)25a來旋轉(zhuǎn)切削刀具25。即，旋轉(zhuǎn)刀具25朝向工件 軸線Ml而切入工件5，由此來對(duì)工件進(jìn)行銑削加工。
另外，對(duì)于使用立銑刀等刀具，沿工件的軸線方向進(jìn)給刀具來在外 周進(jìn)行開槽加工或平面加工的情況而言也是相同，g卩，對(duì)切削刀具25的 角度進(jìn)行分度，根據(jù)由X、 Y軸合成的移動(dòng)動(dòng)作，使刀具沿著刀具軸線 M3進(jìn)給、切入，然后使其沿未圖示的Z軸(工件軸線方向)移動(dòng)，由此 來進(jìn)行切削加工。
這樣，將朝向工件旋轉(zhuǎn)中心切入的角度確定為工件動(dòng)態(tài)剛性大的方 向來進(jìn)行加工，因此能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施高精度的加工。此外， 由于不需要防振裝置等裝置，因此不會(huì)影響加工區(qū)域，通用性較高。
此外，通過主軸保持體的刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以容易地將切 入角度設(shè)定為動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且通過X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部和Y軸移動(dòng) 機(jī)構(gòu)部平移切削刀具，能夠在保持工件軸線與刀具軸線的相交狀態(tài)的情 況下利用旋轉(zhuǎn)刀具進(jìn)行切削，因此能夠?qū)嵤└呔鹊你娤骷庸ぁ?(第4實(shí)施方式)
圖9表示本發(fā)明的切削加工裝置的第4實(shí)施方式，是從工件5的軸 線方向看的正視圖。與上述第2實(shí)施方式相比，刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相同，而 不同之處在于，通過切削刀具29的自身旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行銑削加工。
在圖9中，29表示進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削的旋轉(zhuǎn)刀具(切削刀具)，30表示 內(nèi)置有電動(dòng)機(jī)(刀具旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī))的刀具臺(tái)，對(duì)與上述圖4相同的結(jié)構(gòu) 要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略說明。
此外，圖IO表示控制該切削加工裝置的控制裝置。與上述圖5的不同之處在于，在控制對(duì)象中增加了使切削刀具29旋轉(zhuǎn)的刀具旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī) 29a，對(duì)與圖5相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并省略說明。
由上述構(gòu)成的切削加工裝置實(shí)現(xiàn)的切削加工如下進(jìn)行。首先，按照
上述第i實(shí)施方式所示的歩驟求出動(dòng)態(tài)剛性最大的角度(e)。另外，該 角度是從X軸方向看的角度，圖9表示設(shè)定為所求出的角度e的狀態(tài)。通
過數(shù)控裝置40控制千斤頂17的千斤頂驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，把朝向工件5的旋
轉(zhuǎn)中心切入的角度設(shè)為e。
然后，數(shù)控裝置40通過Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部16的Y軸電動(dòng)機(jī)16a來調(diào) 節(jié)刀具臺(tái)30的高度，使工件軸線Ml與刀具軸線M4相交，然后控制XS 軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部21的XS軸電動(dòng)機(jī)21a，平移刀具臺(tái)20和切削刀具29，使 旋轉(zhuǎn)的切削刀具29朝向工件5的軸線Ml進(jìn)行切入，由此來實(shí)施切削加 工(銑削加工)。
另外，與上述第3實(shí)施方式相同，對(duì)于使用立銑刀等刀具，沿工件 的軸線方向進(jìn)給刀具來在外周進(jìn)行開槽加工或平面加工的情況而言也是 相同，即，對(duì)切削刀具29的角度進(jìn)行分度，根據(jù)XS軸的移動(dòng)動(dòng)作，使 刀具沿著刀具軸線M4進(jìn)給、切入，然后使其沿未圖示的Z軸(工件軸 線方向)移動(dòng)，由此來進(jìn)行切削加工。
這樣，將朝向工件旋轉(zhuǎn)中心切入的角度確定為工件動(dòng)態(tài)剛性大的方
向來進(jìn)行加工，因此能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施高精度的加工。此外， 由于不需要防振裝置等裝置，因此不會(huì)影響加工區(qū)域，通用性較高。
此外，通過改變刀具臺(tái)的傾斜角度，可以容易地將切入角度設(shè)定為 動(dòng)態(tài)剛性較大的角度。并且通過下鞍座和上鞍座使切削刀具的軸線與工 件的軸線相交，能夠在保持切入角度的同時(shí)通過旋轉(zhuǎn)刀具來切削工件， 因此能夠抑制顫振的產(chǎn)生，實(shí)施高精度的銑削加工。
另外，上述實(shí)施方式都在控制裝置上設(shè)有角度檢測(cè)裝置41，并通過 自身的控制計(jì)算動(dòng)態(tài)撓性，求出動(dòng)態(tài)剛性最大的方向，不過角度檢測(cè)裝 置41也可以與控制裝置分體設(shè)置，即與切削加工裝置分體設(shè)置，并可在 必要的時(shí)候安裝角度檢測(cè)裝置41來求出動(dòng)態(tài)撓性等。
權(quán)利要求
1.一種進(jìn)行切削加工的切削加工方法，在與工件軸線垂直的方向上朝向所述軸線配置切削刀具，并設(shè)置有改變所述切削刀具的工件切入角度的角度變更單元，所述切削加工方法的特征在于，包括以下步驟角度檢測(cè)步驟，檢測(cè)工件的動(dòng)態(tài)剛性大的角度；切入角度設(shè)定步驟，調(diào)整所述角度變更單元，使得切削刀具朝向工件軸線切入的角度為所述動(dòng)態(tài)剛性大的角度；以及切削步驟，保持所設(shè)定的切入角度，通過所述切削刀具來切削工件。
2. —種切削加工裝置，其在與工件軸線垂直的方向上朝向所述軸線 配置切削刀具，使工件或切削刀具中的任意一個(gè)旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行切削，其特 征在于，該切削加工裝置具有-改變所述切削刀具的工件切入角度的角度變更單元； 檢測(cè)工件的動(dòng)態(tài)剛性大的角度的角度檢測(cè)單元； 控制所述角度變更單元的角度設(shè)定單元；以及 控制切削的切削控制單元，所述角度設(shè)定單元控制所述角度變更單元，使得與所述角度檢測(cè)單 元檢測(cè)出的動(dòng)態(tài)剛性大的角度一致，并且所述切削控制單元保持由所述 角度設(shè)定單元設(shè)定的切入角度，通過所述切削刀具來切削工件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的切削加工裝置，其特征在于， 所述切削刀具安裝在刀具主軸上，該刀具主軸配置在與工件軸線垂直的方向上，所述角度變更單元由在第1軸上移動(dòng)的第1移動(dòng)單元、在 與所述第1軸不同的第2軸上移動(dòng)的第2移動(dòng)單元以及刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部 構(gòu)成，所述第1軸和所述第2軸設(shè)置在與工件軸線垂直的平面內(nèi)，所述 刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部設(shè)置在所述刀具主軸上，能夠改變切入角度，所述角度設(shè)定單元控制所述刀具主軸的切入角度，使其成為所述角 度檢測(cè)單元檢測(cè)出的動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且控制所述第1移動(dòng)單元和 所述第2移動(dòng)單元，使所述切削刀具的軸線與工件軸線相交，所述切削控制單元控制所述第1移動(dòng)單元和所述第2移動(dòng)單元，使所述切削刀具在兩個(gè)軸上平移，在保持所述相交狀態(tài)的同時(shí)，進(jìn)行朝向 工件的旋轉(zhuǎn)中心切入正在旋轉(zhuǎn)的工件的切入控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的切削加工裝置，其特征在于， 所述切削刀具安裝在刀具臺(tái)上，該刀具臺(tái)配置在與工件軸線垂直的方向上，所述角度變更單元由復(fù)合鞍座構(gòu)成，該復(fù)合鞍座包括調(diào)節(jié)所 述刀具臺(tái)的高度的下鞍座；以及位于所述下鞍座上，用于改變所述刀具 臺(tái)的切入角度的上鞍座，在所述上鞍座上還設(shè)有單軸移動(dòng)單元，該單軸移動(dòng)單元使所述切削 刀具向所設(shè)定的切入角度方向平移，所述角度設(shè)定單元控制所述上鞍座的角度，使所述刀具臺(tái)的切入角 度成為所述角度檢測(cè)單元檢測(cè)出的動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且控制所述下 鞍座，使所述切削刀具的軸線與工件軸線相交，所述切削控制單元控制所述單軸移動(dòng)單元，進(jìn)行朝向工件的旋轉(zhuǎn)中 心切入正在旋轉(zhuǎn)的工件的切入控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的切削加工裝置，其特征在于， 所述切削刀具安裝在具有刀具旋轉(zhuǎn)單元的刀具主軸上，該刀具主軸配置在與工件軸線垂直的方向上，所述角度變更單元由在第1軸上移動(dòng) 的第1移動(dòng)單元、在與所述第1軸不同的第2軸上移動(dòng)的第2移動(dòng)單元 以及刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部構(gòu)成，所述第1軸和所述第2軸設(shè)置在與工件軸線 垂直的平面內(nèi)，所述刀具主軸轉(zhuǎn)動(dòng)部設(shè)置在所述刀具主軸上，能夠改變 切入角度，所述角度設(shè)定單元控制所述刀具主軸的切入角度，使其成為所述角 度檢測(cè)單元檢測(cè)出的動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且控制所述第1移動(dòng)單元和 所述第2移動(dòng)單元，使所述切削刀具的軸線與工件軸線相交，所述切削控制單元控制所述第1移動(dòng)單元和所述第2移動(dòng)單元，使 所述切削刀具在兩個(gè)軸上平移，在保持所述相交狀態(tài)的同時(shí)使所述切削 刀具旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行朝向工件的旋轉(zhuǎn)中心切入工件的切入控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的切削加工裝置，其特征在于， 所述切削刀具安裝在具有刀具旋轉(zhuǎn)單元的刀具臺(tái)上，該刀具臺(tái)配置在與工件軸線垂直的方向上，所述角度變更單元由復(fù)合鞍座構(gòu)成，該復(fù) 合鞍座包括調(diào)節(jié)所述刀具臺(tái)的高度的下鞍座；以及位于所述下鞍座上， 用于改變所述刀具臺(tái)的切入角度的上鞍座，在所述上鞍座上還設(shè)有單軸移動(dòng)單元，該單軸移動(dòng)單元使所述切削 刀具向所設(shè)定的切入角度方向平移，所述角度設(shè)定單元控制所述上鞍座的角度，使所述刀具臺(tái)的切入角 度成為所述角度檢測(cè)單元檢測(cè)出的動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且控制所述下 鞍座，使所述切削刀具的軸線與工件軸線相交，所述切削控制單元在保持所述相交狀態(tài)的同時(shí)，控制所述單軸移動(dòng) 單元，使所述切削刀具旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行朝向工件的旋轉(zhuǎn)中心切入工件的切入 控制。
全文摘要
本發(fā)明提供切削加工方法及切削加工裝置，能夠在不縮小加工區(qū)域且不影響加工面的加工精度的情況下，抑制顫振并提高加工精度，且通用性較高。刀具主軸(7)可以改變切入角度，并通過X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部(10)而在設(shè)于與工件(5)的軸線(M1)垂直的平面內(nèi)的X軸上平移，通過Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部(8)而在Y軸上平移移動(dòng)。將刀具主軸(7)的切入角度設(shè)定為工件(5)的動(dòng)態(tài)剛性大的角度，并且使切削刀具(6)的軸線(M3)與工件軸線(M1)相交，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部(10)與Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)部(8)協(xié)作，使切削刀具(6)朝向工件(5)的軸線切入工件(5)進(jìn)行切削。
文檔編號(hào)B23B1/00GK101623764SQ200910158680
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月9日
發(fā)明者吉野清 申請(qǐng)人:大隈株式會(huì)社