专利名称：机床及加工方法
技术领域：
本发明涉及例如卧式铣床等机床，特别是涉及具有抑制具有主轴的移动体上产生 的振动的振动衰减机构的机床及加工方法。
背景技术：
例如在卧式铣床中，在床身上立柱底座沿该床身的长度方向移动自如地被支承， 在该立柱底座上沿垂直方向设置有立柱。而且，在该立柱上床鞍沿垂直方向移动自如地被 支承，在该床鞍上滑块体沿与立柱底座的移动方向正交的水平方向移动自如地被支承。另 外，在滑块体上主轴可驱动旋转地被支承，在该主轴的前端部可安装工具。因此，在主轴的前端部安装规定的工具，另一方面，在工作台的侧方保持被加工 物，在该状态下驱动主轴旋转，使立柱底座水平移动，同时使床鞍垂直移动，且使滑块体水 平移动，由此，通过工具对被加工物进行规定的加工。但是，在卧式铣床等机床中，由于滑块体等通过铸造制作，所以具有由弹簧常数和 质量决定的固有振动频率。因此，当主轴旋转时，对应于该固有振动频率在特定的转速下产 生共振，另外，当工具产生切削力时，主轴的振动增大。当主轴的振动增大时，安装于主轴上 的工具前端的振动增大，加工精度降低。因此，作为降低主轴的振动的装置，有下述专利文献1、2中记载的装置。该专利文 献1所记载的机床中，在第一床鞍的四角框体及第二床鞍的四角框体内及水平引导框内适 宜密封填充混凝土，制成减振构造体，抑制主轴头等的振动，从而可进行高精度的加工。另 外，该专利文献2所记载的主轴的支承构造中，对于加工中心的主轴，通过两个轴承强固地 支承安装有工具的前端部侧，通过一个具有阻尼器部的轴承支承终端部侧，由此尤其是能 够有效地抑制安装有工具的前端部侧的振动。专利文献1 日本特许第3256879号公报专利文献2 日本特开2004-150563号公报在上述专利文献1所记载的机床中，由于在各构成部件的内部密封填充混凝土而 制成减振构造体，因此，装置的重量增加，使装置移动时需要大的驱动力，导致装置大型化、 高成本化。另外，在上述的卧式铣床等机床中，在滑块体上旋转自如地支承主轴，在该主轴上 安装有工具，但在这样的构成中，不适于多面加工或5轴加工等复杂的加工，因此，制成经 由配件在滑块体上安装工具的构成，可进行复杂形状的加工。因此，固有振动频率根据配件 的重量、移动位置发生变化。于是，如上述专利文献2中记载的主轴的支承构造那样，即使 通过具有阻尼器部的轴承支承加工中心的主轴，当由于更换配件而重量变化、或滑块体移 动而配件的位置变化，固有振动频率发生变化时，难以通过阻尼器部抑制振动。
发明内容
本发明是为解决上述的课题而创立的，其目的在于，提供能够通过使固有振动频率根据配件的更换及移动而变化来有效地衰减工具的振动的机床及加工方法。为实现上述目的，第一技术方案的机床，具有机床主体、相对于该机床主体移动 自如地支承的移动体、可被驱动旋转地支承于该移动体上的主轴、以及可在所述移动体的 前端部上拆装的配件，其特征在于，具备设于所述移动体上的振动衰减部、设于所述移动 体和所述振动衰减部之间的弹性体、使该弹性体变形的变形单元、以及根据所述配件的质 量或移动位置通过所述变形单元调整所述弹性体的变形程度的变形程度调整单元。第二技术方案的机床，其特征在于，垂直移动体相对于所述机床主体沿垂直方向 移动自如地支承，水平移动体沿水平方向移动自如地支承在该垂直移动体上，所述配件可 在所述水平移动体的前端部上拆装，所述变形程度调整单元根据所述配件的质量或所述水 平移动体引起的所述配件的移动位置，通过所述变形单元调整所述弹性体的变形程度。第三技术方案的机床，其特征在于，在所述水平移动体的内部经由所述弹性体支 承呈环形状的阻尼器作为所述振动衰减部，并且，在所述水平移动体的内部设置挤压所述 弹性体使其变形的挤压部件作为所述变形单元，所述变形程度调整单元通过所述挤压部件 挤压所述弹性体而调整变形程度，由此调整所述阻尼器的固有振动频率。第四技术方案的机床，其特征在于，所述弹性体是以与所述阻尼器接触的方式保 持的0型环，所述挤压部件通过挤压所述0型环来调整所述阻尼器的固有振动频率。第五技术方案的机床，其特征在于，设有检测所述移动体的振动的振动检测单元， 所述变形程度调整单元根据所述振动检测单元的检测结果，通过所述变形单元调整所述弹 性体的变形程度。第六技术方案的加工方法，其特征在于，在具有机床主体、相对于该机床主体移动 自如地支承的移动体、可被驱动旋转地支承于该移动体上的主轴、以及可在所述移动体的 前端部上拆装的配件的机床中，在所述移动体和振动衰减部之间设有弹性体，可通过变形 单元使该弹性体变形，根据所述配件的质量或所述配件的移动位置，通过所述变形单元调 整所述弹性体的变形程度，且利用安装于所述配件上的工具进行加工。根据第一技术方案的机床，由于设有设于移动体上的振动衰减部、设于移动体和 振动衰减部之间的弹性体、使弹性体变形的变形单元、以及根据配件的质量或移动位置通 过变形单元调整弹性体的变形程度的变形程度调整单元，因此，在更换配件而导致质量发 生变化或配件移动而导致其位置发生变化时，变形程度调整单元利用变形单元调整弹性体 的变形程度，由此使振动衰减部的固有振动频率与移动体同步，通过两者的共振现象使振 动衰减，有效地衰减工具的振动，从而可提高加工精度。根据第二技术方案的机床，相对于机床主体沿垂直方向移动自如地支承垂直移动 体，在垂直移动体上沿水平方向移动自如地支承水平移动体，可在水平移动体的前端部上 拆装配件，变形程度调整单元根据配件的质量或水平移动体引起的配件的移动位置，通过 变形单元调整弹性体的变形程度，因此，在相对于机床主体垂直移动体沿垂直方向移动、或 水平移动体沿水平方向移动时，配件也沿相同方向移动，此时，变形程度调整单元根据配件 的移动位置利用变形单元调整弹性体的变形程度，由此，可使振动衰减部的固有振动频率 与移动体同步，从而通过共振现象来衰减振动。根据第三技术方案的机床，在水平移动体的内部经由弹性体支承呈环形状的阻尼 器作为振动衰减部，并且，在水平移动体的内部设置挤压弹性体使其变形的挤压部件作为变形单元，变形程度调整单元通过挤压部件挤压弹性体来调整变形程度，由此调整阻尼器 的固有振动频率，因此，通过在水平移动体的内部设置弹性体、阻尼器、挤压部件，可抑制装 置的大型化。根据第四技术方案的机床，将弹性体设为以与阻尼器接触的方式保持的0型环， 挤压部件通过挤压0型环来调整阻尼器的固有振动频率，因此，可通过简单的构成来调整 阻尼器的固有振动频率，可实现构造的简化及低成本化。根据第五技术方案的机床，设有检测移动体的振动的振动检测单元，变形程度调 整单元根据振动检测单元的检测结果，通过变形单元调整弹性体的变形程度，因此，不需要 事先掌握与配件的质量或移动位置相对应的弹性体的变形程度，变形程度调整单元在在线 状态下根据振动检测单元的检测结果，利用变形单元调整弹性体的变形程度，可有效地衰 减工具的振动。根据第六技术方案的加工方法，在移动体和振动衰减部之间设有弹性体，通过变 形单元可使弹性体变形，根据配件的质量或配件的移动位置，通过变形单元调整弹性体的 变形程度，同时利用安装于配件上的工具进行加工，因此，当更换配件而导致质量发生变 化、或配件移动而导致其位置发生变化时，通过利用变形单元调整弹性体的变形程度，使振 动衰减部的固有振动频率与移动体同步，通过两者的共振现象衰减振动，有效地衰减工具 的振动，由此可提高加工精度。
图1是作为本发明实施例1的机床的卧式铣床的概略构成图；图2是表示实施例1的卧式铣床中的阻尼器安装部的剖面图；图3是图2的III-III剖面图；图4是表示实施例1的卧式铣床的概略图；图5是表示相对于0型环挤压量的弹簧常数的坐标图；图6是表示相对于0型环挤压量的可动质量系的固有振动频率的坐标图；图7是表示相对于频率的柔量(compliance)的坐标图；图8是作为本发明实施例2的机床的卧式铣床的概略构成图；图9是作为本发明实施例3的机床的卧式铣床的概略构成图；图10是表示实施例3的卧式铣床的动作状态的概略图；图11是作为本发明实施例4的机床的卧式铣床的概略构成图；图12是表示相对于频率的振动的振幅的坐标图。标号说明11 床身12立柱底座13 立柱14床鞍(垂直移动体)15滑块体(水平移动体)16 主轴17 配件
21,41阻尼器(振动衰减部)22,42 0型环(弹性体)23,43挤压部件(变形单元)24 NC装置(变形程度调整单元)
具体实施例方式下面，参照附图详细说明本发明的机床及加工方法的最佳实施例。另外，本发明不 受该实施例限定。实施例1图1是作为本发明实施例1的机床的卧式铣床的概略构成图，图2是表示实施例 1的卧式铣床的阻尼器安装部的剖面图，图3是图2的III-III剖面图，图4是表示实施例 1的卧式铣床的概略图，图5是表示相对于0型环挤压量的弹簧常数的坐标图，图6是表示 相对于0型环挤压量的可动质量系的固有振动频率的坐标图，图7是表示相对于频率的柔 量的坐标图。实施例1中，应用卧式铣床作为机床进行说明。实施例1的卧式铣床中，如图4所 示，设于规定位置的床身11中，在其上表面形成有一对导轨11a，立柱底座12通过该导轨 Ila沿床身11的长度方向移动自如地被支承。立柱底座12中，在上表面沿垂直方向配置有 形成箱型形状的立柱(机床主体)13。而且，该立柱13中，在其侧面形成有一对导轨13a， 床鞍(垂直移动体)14通过该导轨13a沿垂直方向移动自如地被支承。床鞍14在其侧面 形成有一对导轨14a，滑块体(水平移动体)15通过该导轨14a沿与立柱底座12的移动方 向正交的水平方向移动自如地被支承。在该滑块体15上，沿与滑块体15的移动方向平行的方向贯通有主轴16，由未图示 的轴承旋转自如地支承，并且，通过内置于该滑块体15的驱动电动机可被驱动旋转。而且， 该主轴16中，端部从滑块体15向外侧突出，可安装未图示的工具。另外，如图1所示，在滑 块体15的前端部可安装配件17，在该配件17的驱动轴18上可安装未图示的工具。该情况 下，配件17在滑块体15上拆装自如，可根据对被加工物的加工进行更换。另外，图中未图示，但立柱底座12、床鞍14、滑块体15可通过未图示的驱动装置进 行移动。因此，将规定的工具安装于主轴16的前端部，另一方面，在床身11的侧方保持被 加工物，在该状态下驱动主轴16旋转，使立柱底座12水平移动同时使床鞍14垂直移动，并 且使滑块体15水平移动，由此，可通过工具对被加工物进行规定的加工。另外，如图1 图3所示，滑块体15呈中空形状，在内部支承有作为振动衰减部的 呈环状的阻尼器21，并且，在滑块体15和阻尼器21之间以与该阻尼器21接触的方式设置 有作为弹性体的0型环22。另外，滑块体15在内部设置有挤压该0型环22使之变形的挤 压部件23，作为使该0型环变形的变形单元。而且，设置有NC装置24作为变形程度调整单 元，其根据配件17的质量，通过挤压部件23来调整0型环22的变形程度、即挤压量。该情 况下，通过挤压部件23挤压0型环22而调整变形程度，由此调整阻尼器21的固有振动频 率。S卩，在滑块体15中，在位于壳体31的安装有配件17的一侧附近，在其内面沿周方向隔开规定间隔固定有形成圆筒形状的气缸32，在该各气缸32内，呈活塞形状的挤压部件 23沿滑块体15的径方向移动自如地被支承。而且，通过该各挤压部件23的前端部经由0 型环22支承阻尼器21。该情况下，0型环22在挤压部件23和阻尼器21之间沿滑块体15 的轴方向(长度方向)介装有多个(本实施例中为两个)。另外，在滑块体15的内部，划分有通过壳体31、各气缸32和各挤压部件23划分 出的多个压力室33，在壳体31上分别形成有从外部连通到该各压力室33的连通孔34。而 且，连结有液压源35的液压配管36的端部与该各连通孔34连结，在液压配管36上安装有 流量调整阀37。因此，当开放流量调整阀37并调整其开度时，液压源35的液压通过液压配管36 从各连通孔34被供给到各压力室33，各挤压部件23前进而挤压0型环22，由此其形状改 变，该0型环22的弹簧常数变化，从而可调整阻尼器21的固有振动频率。另外，图中未图 示，但压力室33连结有具有未图示的流量调整阀的排出配管，通过开放该流量调整阀并调 整开度，使压力室33的液压排出，使各挤压部件23后退而减少0型环22的挤压量，由此其 形状改变，0型环22的弹簧常数变化，从而可调整阻尼器21的固有振动频率。NC (Numerical Control machining 数控加工)装置24可基于预先设定的NC程 序数据(加工数据)对立柱底座12、床鞍14、滑块体15、主轴16等进行数值控制。即，NC 装置24通过基于NC程序数据驱动控制驱动装置，可控制滑块体15的移动。另外，NC装置 24通过基于NC程序数据(加工数据)对未图示的自动工具更换装置进行驱动控制，可选定 加工所需的配件17并安装于滑块体15上。而且，NC装置24根据安装于滑块体15上的配件17的质量调整流量调整阀37的 开度，控制向各压力室33供给的液压，由此可调整各挤压部件23对0型环22的挤压量，可 调整其变形程度而调整阻尼器21的固有振动频率。将安装有配件17的滑块体15侧的质量设为M，将阻尼器21侧的质量设为m时，两 者的质量比μ可通过下述数学式(ι)求得。[数学式1]
权利要求
一种机床，具有机床主体、相对于该机床主体移动自如地支承的移动体、可被驱动旋转地支承于该移动体上的主轴、以及可在所述移动体的前端部上拆装的配件，其特征在于，具备设于所述移动体上的振动衰减部；设于所述移动体和所述振动衰减部之间的弹性体；使该弹性体变形的变形单元；以及根据所述配件的质量或移动位置通过所述变形单元调整所述弹性体的变形程度的变形程度调整单元。
2.如权利要求1所述的机床，其特征在于，垂直移动体相对于所述机床主体沿垂直方 向移动自如地支承，水平移动体沿水平方向移动自如地支承在该垂直移动体上，所述配件 可在所述水平移动体的前端部上拆装，所述变形程度调整单元根据所述配件的质量或所述 水平移动体引起的所述配件的移动位置，通过所述变形单元调整所述弹性体的变形程度。
3.如权利要求2所述的机床，其特征在于，在所述水平移动体的内部经由所述弹性体 支承呈环形状的阻尼器作为所述振动衰减部，并且，在所述水平移动体的内部设置挤压所 述弹性体使其变形的挤压部件作为所述变形单元，所述变形程度调整单元通过所述挤压部 件挤压所述弹性体而调整变形程度，由此调整所述阻尼器的固有振动频率。
4.如权利要求3所述的机床，其特征在于，所述弹性体是以与所述阻尼器接触的方式 保持的0型环，所述挤压部件通过挤压所述0型环来调整所述阻尼器的固有振动频率。
5.如权利要求1所述的机床，其特征在于，设有检测所述移动体的振动的振动检测单 元，所述变形程度调整单元根据所述振动检测单元的检测结果，通过所述变形单元调整所 述弹性体的变形程度。
6.一种加工方法，其特征在于，在具有机床主体、相对于该机床主体移动自如地支承的 移动体、可被驱动旋转地支承于该移动体上的主轴、以及可在所述移动体的前端部上拆装 的配件的机床中，在所述移动体和振动衰减部之间设有弹性体，可通过变形单元使该弹性体变形，根据 所述配件的质量或所述配件的移动位置，通过所述变形单元调整所述弹性体的变形程度， 且利用安装于所述配件上的工具进行加工。
全文摘要
本发明提供一种机床及加工方法，在床身(11)上沿水平方向移动自如地支承立柱底座(12)，在立柱底座(12)上直立设置立柱(13)，在立柱(13)的侧面沿垂直方向移动自如地支承床鞍(14)，在床鞍(14)上沿水平方向移动自如地支承滑块体(15)，在滑块体(15)上可驱动主轴(16)旋转地将其支承而构成，在滑块体(15)中设有阻尼器(21)，在滑块体(15)和阻尼器(21)之间设有O型环(22)，可通过挤压部件(23)使该O型环(22)变形，NC装置(24)可根据配件(17)的质量调整挤压部件(23)引起的O型环(22)的变形程度，由此根据配件的更换或移动使固有振动频率变化，由此可有效地衰减工具的振动。
文档编号B23Q11/00GK101945722SQ20088012676
公开日2011年1月12日 申请日期2008年4月11日 优先权日2008年2月15日
发明者井上淳司, 古立哲, 堂丸宏之, 长谷川智治 申请人:三菱重工业株式会社