机床的控制装置以及机床的制作方法

机床的控制装置以及机床的制作方法
【专利摘要】一种机床的控制装置，在进行使自转的旋转工具实施圆周运动的公转运动的同时加工工件，具备：读取解释部，读取包括输入信息的加工程序；以及运算部，合成根据旋转工具的行进的输入信息设定了的旋转工具行进的第一工具路径、和根据旋转工具的公转运动的输入信息所设定的旋转工具的公转运动的第二工具路径，设定旋转工具在进行公转运动的同时沿着加工形状行进的第三工具路径。
【专利说明】机床的控制装置以及机床

【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及机床的控制装置以及机床。

【背景技术】
[0002] 在以往的技术中，已知使旋转工具旋转，进行工件的切削等加工的机床。另外，已 知在这样的机床中通过规定的轴的坐标等指定旋转工具的工具路径，在使旋转工具自动地 移动的同时进行加工的数值控制机床。
[0003] 在日本特开昭60-141446号公报（专利文献1)中，公开了在使自转的工具绕主轴 的旋转中心公转的同时进行切削的旋转工具保持架。公开了该旋转工具保持架进行通过行 星齿轮机构使工具增速而自转，进而工具的中心绕主轴的旋转中心公转的运动。公开了通 过使用该旋转工具保持架，即使刀具等旋转工具摩耗而旋转工具的径变化，通过偏心量的 调整得到正确的宽度尺寸。
[0004] 在日本特开平7-230312号公报（专利文献2)中，公开了具备数值控制装置 (CNC)、和可编程机器控制器（PMC)的CNC体系。在该数值控制装置中，预先储存有加工程 序。CNC侧的移动指令单元解读该加工程序，依照其内容进行CNC侧的轴移动指令。另一方 面，在可编程机器控制器中，储存有序列?程序。PMC侧的移动指令单元将序列?程序中包 含的PMC侧的轴移动指令送到CNC侧。公开了 CNC体系重叠 CNC侧的轴移动指令和PMC侧 的轴移动指令，而对各轴进行移动控制。在该公报中，公开了 PMC侧的移动指令单元输出使 Z轴的规定的区间往返移动的指令，CNC侧的移动指令单元输出与X轴平行地单调地直线移 动的指令。
[0005] 【专利文献1】日本特开昭60-141446号公报 [0006]【专利文献2】日本特开平7-230312号公报


【发明内容】

[0007] 通过使用上述专利文献1记载的在绕主轴的旋转中心使旋转工具公转的同时进 行切削的旋转工具保持架，能够形成比旋转工具的直径更大的宽度的槽部。通过使用这样 的特别的工具保持架，能够进行大的宽度的槽部的加工。或者，能够形成比旋转工具的直径 更大的径的孔部等。上述专利文献1公开的旋转工具保持架通过沿着工件的加工形状移动 来进行工件的加工。即，通过旋转工具保持架沿着期望的形状移动1次来进行加工。
[0008] 但是，该旋转工具保持架可生成的宽度实质上是1个，所以存在如果生成的槽部 的宽度等变化，则必须更换具备行星齿轮机构的旋转工具保持架这样的问题。例如，在一个 工件中形成宽度相互不同的多个槽部的情况下，需要使用与各个槽部的宽度对应的多个旋 转工具保持架。这样，在使用旋转工具保持架的情况下，存在必须使用与加工的部分的形状 符合地形成了的特别的工具这样的问题。
[0009] 本发明提供一种机床的控制装置，使旋转工具自转，使自转的所述旋转工具在进 行针对工件相对地进行圆周运动的公转运动的同时行进，从而加工工件，其特征在于包括： 读取解释部，读取加工程序，该加工程序个别地输入了沿着所述工件的加工形状行进的所 述旋转工具的行进的输入信息、和所述旋转工具的公转运动的输入信息；以及运算部，合成 根据所述旋转工具的行进的输入信息所设定的所述旋转工具行进的第一工具路径、和根据 所述旋转工具的公转运动的输入信息所设定的所述旋转工具的公转运动的第二工具路径， 设定所述旋转工具在进行公转运动的同时沿着加工形状行进的第三工具路径。
[0010] 在上述发明中，第一工具路径被设定为在进行了预先决定了的旋转角度的公转运 动之后，沿着工件的加工形状使旋转工具行进。
[0011] 本发明提供一种机床，使旋转工具和工件相对移动从而加工工件，其特征在于包 括：读取解释部，读取加工程序，该加工程序个别地输入了沿着所述工件的加工形状行进的 所述旋转工具的行进的输入信息、和所述旋转工具的公转运动的输入信息；运算部，合成 根据所述旋转工具的行进的输入信息所设定的所述旋转工具行进的第一工具路径、和根据 所述旋转工具的公转运动的输入信息所设定的所述旋转工具的公转运动的第二工具路径， 设定所述旋转工具在进行公转运动的同时沿着加工形状行进的第三工具路径；以及移动装 置，根据由所述运算部所合成的所述第三工具路径，使所述旋转工具和所述工件相对移动。
[0012] 根据本发明，即使不使用与加工的部分的形状符合地形成了的旋转工具保持架， 也能够进行比使用的旋转工具的径更大的槽部、孔部的加工。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 图1是实施方式中的数值控制机床的概略图。
[0014] 图2是说明实施方式中的数值控制机床的控制装置的框图。
[0015] 图3是说明实施方式中的第一工件的概略立体图。
[0016] 图4是通过实施方式中的数值控制机床进行加工时的概略平面图。
[0017] 图5是说明在实施方式的数值控制机床中，旋转工具移动的工具路径的概略图。
[0018] 图6是说明实施方式中的用于设定旋转工具的移动的实际的轴和假想轴的概略 图。
[0019] 图7是实施方式中的加工程序的概略图。
[0020] 图8是实施方式中的机床的控制装置的概略图。
[0021] 图9是实施方式中的在第二工件中形成了槽部时的概略正面图。
[0022] 【符号说明】
[0023] 1 :工件；10 :数值控制机床；14 :平台；16 :柱状物；20 :主轴；22 :旋转工具；25 : Z轴伺服马达；31 :Y轴伺服马达；38 :X轴伺服马达；43 :B轴伺服马达；51 :加工程序；52 : 读取解释部；53 :第一系统控制部；54 :第二系统控制部；55 :运算部；60 :控制装置；66 :槽 部；72 :自转中心；73 :公转中心。

【具体实施方式】
[0024] 参照图1至图9,说明实际的方式中的机床的控制装置以及数值控制机床。在本实 施方式中，例示并说明主轴在水平方向上延伸的横形加工中心。
[0025] 图1是本实施方式中的数值控制机床的概略图。数值控制机床10具备在工厂等 的地面设置的底座12。在底座12的上表面，固定有Z轴导轨28。本实施方式中的Z轴是 水平方向。Z轴导轨28被配置成在Z轴方向（在图1中左右方向）上延伸。
[0026] 本实施方式中的数值控制机床10具备使旋转工具22和工件1相对移动的移动装 置。在Z轴导轨28的上表面，配置有平台14。相对Z轴导轨28可滑动地配置了平台14。 平台14沿着Z轴移动。在平台14的上表面，配置有用于使工件1在B轴方向上旋转的数 值控制式的旋转平台42。在旋转平台42的上表面，隔着工件用的保持部件40固定有工件 1。本实施方式中的数值控制机床具备使工件1在B轴方向上旋转的装置，但在不需要B轴 方向的旋转运动的情况下，也可以不介有旋转平台42,而在平台14的上表面固定工件1。
[0027] 在底座12的上表面，固定有X轴导轨36。本实施方式中的X轴与Z轴正交、进而 在水平方向（图1的与纸面垂直的方向）上延伸。X轴导轨36被形成为沿着X轴延伸。在 X轴导轨36上，可滑动地配置有柱状物16。柱状物16沿着X轴移动。
[0028] 在柱状物16中，在与工件1对面的前表面，固定有Y轴导轨34。本实施方式中的 Y轴在与X轴以及Z轴正交的方向上延伸。Y轴导轨34沿着Y轴延伸。在Y轴导轨34上， 配置有主轴头18。在Y轴导轨34上可滑动地形成有主轴头18。主轴头18沿着Y轴移动。 主轴头18被形成为旋转自如地支撑主轴20。
[0029] 本实施方式的移动装置包括针对工件1使旋转工具22在Z轴方向上相对移动的Z 轴移动装置。在本实施方式中，在底座12的内部，在平台14的下侧，配置有Z轴进给丝杠 24。Z轴进给丝杠24在Z轴方向上延伸。在平台14的下表面，固定有螺母26。螺母26与 Z轴进给丝杠24螺合。在Z轴进给丝杠24的一方的端部上连结有Z轴伺服马达25。通过 驱动Z轴伺服马达25而使Z轴进给丝杠24旋转，螺母26在Z轴方向上移动。平台14与 螺母26的移动一起沿着Z轴导轨28移动。其结果，工件1在Z轴方向上移动。
[0030] 本实施方式的数值控制机床具备针对工件1使旋转工具22在X轴方向上相对移 动的X轴移动装置。X轴移动装置与Z轴移动装置同样地，在底座12的内部，包括配置于 柱状物16的下侧的X轴进给丝杠。X轴进给丝杠被形成为在X轴方向上延伸。在柱状物 16的下表面，固定有与X轴进给丝杠螺合的螺母37。在X轴进给丝杠的一端，连结有X轴 伺服马达38。通过驱动X轴伺服马达38而使X轴进给丝杠旋转，螺母37在X轴方向上移 动。柱状物16与螺母37的移动一起，沿着X轴导轨36移动。其结果，旋转工具22在X轴 方向上移动。
[0031] 本实施方式的数值控制机床具备针对工件1使旋转工具22在Y轴方向上相对移 动的Y轴移动装置。在柱状物16的内部，配置有Y轴进给丝杠32。Y轴进给丝杠32被形 成为在Y轴方向上延伸。在主轴头18的背面，固定有与Y轴进给丝杠32螺合的螺母30。 在Y轴进给丝杠32的上端，连结有Y轴伺服马达31。通过驱动Y轴伺服马达31而使Y轴 进给丝杠32旋转，螺母30在Y轴方向上移动。主轴头18与螺母30的移动一起，沿着Y轴 导轨34移动。其结果，旋转工具22在Y轴方向上移动。
[0032] 本实施方式的数值控制机床具备针对工件1使旋转工具22在B轴方向上相对移 动的B轴移动装置。旋转平台42包括用于使工件1旋转的B轴伺服马达43。通过B轴伺 服马达43驱动，工件1在B轴方向上旋转。
[0033] 在主轴20的前端，配置有旋转工具22。在本实施方式中，作为旋转工具22,安装 有立铣刀。在主轴20上，连接有用于使旋转工具22旋转的马达23。通过马达23驱动，旋 转工具22以主轴的中心轴为旋转轴而自转。
[0034] 本实施方式中的数值控制机床通过在使旋转工具22旋转的同时，使柱状物16、主 轴头18、平台14分别在X轴、Y轴、Z轴方向上动作，按照期望形状切削加工在平台14上固 定了的工件1。数值控制机床10作为3轴的数值控制机床而发挥功能。进而，在驱动旋转 平台42的情况下，使工件1绕B轴旋转。在该情况下，数值控制机床10作为具有B轴的4 轴的数值控制机床而发挥功能。
[0035] 本实施方式中的数值控制机床10为了按照期望形状切削工件1，设定针对工件1 使旋转工具22相对地移动的工具路径。本实施方式中的数值控制机床10具备用于生成旋 转工具22的工具路径的控制装置60。本实施方式中的工具路径成为旋转工具22的前端的 工具中心点的路径。另外，本发明中的工具中心点是旋转工具自转时的旋转轴线上的旋转 工具的前端的位置。
[0036] 图2示出本实施方式中的数值控制机床10的概略图。本实施方式中的控制装置 60包括运算处理装置。运算处理装置具有进行运算处理等的微处理器（CPU)、作为存储装 置的 ROM (Read Only Memory)、RAM (Random Access Memory)、以及其他周边电路。
[0037] 控制装置60根据使用者制作的加工程序51，计算针对工件I的旋转工具22的相 对的位置。本实施方式中的控制装置60根据X轴、Y轴、Z轴以及B轴这4轴，设定针对工 件1的旋转工具22的相对的位置。控制装置60针对X轴、Y轴、Z轴以及B轴的每一个， 设定移动的控制量。根据由控制装置60所设定的各个轴的控制量，驱动X轴伺服马达38、 Y轴伺服马达31、Z轴伺服马达25、以及B轴伺服马达43。通过伺服马达驱动，工件1和旋 转工具22相对移动到期望的位置。
[0038] 在本实施方式中的控制装置60中，将多个工具路径的信息输入到加工程序51。在 本实施方式中，使用者将相互不同的2种工具路径输入到加工程序51。控制装置60具备读 取加工程序51的读取解释部52。读取解释部52根据加工程序51的工具路径，将加工指令 输出到系统控制部。本实施方式中的读取解释部52根据相互不同的2个工具路径，输出相 互不同的2个加工指令。
[0039] 本实施方式中的系统控制部包括第一系统控制部53和第二系统控制部54。即，包 括多个系统控制部。本实施方式中的控制装置60被形成为将相互不同的2个加工指令输 出到第一系统控制部53和第二系统控制部54。通过读取解释部52,将加工指令分配给第 一系统控制部53或者第二系统控制部54。第一系统控制部以及第二系统控制部根据接收 到的加工指令，使用预先存储的程序，设定X轴、Y轴、Z轴以及B轴各自的第一系统的控制 量以及第二系统的控制量。即，设定旋转工具22的第一系统的工具路径以及第二系统的工 具路径。
[0040] 本实施方式中的控制装置60具有合成由多个系统控制部生成的各轴的每一个的 控制量的运算部55。由第一系统控制部53所设定的控制量以及由第二系统控制部54所设 定的控制量被输入到运算部55。在运算部55中，针对各个轴的每一个合成第一系统的控制 量和第二系统的控制量。运算部55根据所合成的控制量、即合成的工具路径，将X轴等各 轴的位置指令值、速度指令值等输出到马达控制部56。
[0041] 马达控制部56根据运算部55的输出，对驱动各个轴的X轴伺服马达38、Y轴伺服 马达31、Z轴伺服马达25、以及B轴伺服马达43,发送电流指令值等。各个伺服马达驱动， 针对工件1的旋转工具22的相对的位置被调整。另外，本实施方式中的马达控制部56还 控制用于使旋转工具22自转的马达23。
[0042] 在本实施方式中的控制装置中，读取解释部与系统控制部分离，但不限于该方式， 也可以系统控制部包括读取解释部。例如，也可以第一系统控制部包括读取解释部，由第一 系统控制部读取加工程序，之后向第二系统控制部发送仅是第二系统的加工指令。
[0043] 图3示出本实施方式中的第一工件的概略立体图。图3是通过本实施方式中的数 值控制机床结束了加工时的工件的图。在第一工件1中，在工件1的一个面形成了槽部66。 通过进行切削工件1的加工形成了槽部66。槽部66包括直线状的部分和曲线状的部分。 槽部66的宽度被形成为大于旋转工具22的直径。槽部66的深度被形成为恒定。
[0044] 在形成这样的槽部66的情况下，进行不使切削时的旋转工具22的深度（Z轴的位 置）变化，沿着工件1的表面，使X轴的位置以及Y轴的位置变化的控制。
[0045] 参照图1，在加工第一工件1的情况下，旋转平台42中的B轴方向的旋转控制停 止。以使工件1的加工面与旋转工具22对向的方式，在旋转平台42上固定工件1。此时， 配置成工件1的加工面与X轴以及Y轴平行。在开始切削时，使工件1移动至期望的Z轴 的位置，直至切削结束，Z轴的位置控制为不变。槽部66能够通过X轴方向和Y轴方向的 平面的移动进行加工。在以下的说明中，将Z轴方向的位置保持为恒定的控制省略，说明在 X轴方向以及Y轴方向上移动的控制。
[0046] 图4示出在本实施方式中的第一工件1中形成了槽部66时的概略平面图。图4 是在槽部66中形成了直线状的部分时的图。旋转工具22如箭头91所示，绕通过旋转工具 22的工具中心点的轴线旋转。即，旋转工具22以工具中心点为自转中心72进行自转。用 箭头95表示的槽部66的宽度大于旋转工具22的直径。在本实施方式中的机床中，进行使 自转的旋转工具22进一步实施圆周运动的控制。即，进行使旋转工具22公转的控制。
[0047] 在本实施方式中，如箭头92所示，进行旋转工具22的公转运动。通过使旋转工具 22的自转中心72绕公转中心73旋转，旋转工具22公转。关于公转中心73,能够设定例如 槽部66的宽度方向的中央点。通过进行公转运动的旋转工具22的表面接触到工件1，工件 1被切削。通过旋转工具22的公转，能够形成宽度比旋转工具22的直径宽的槽部66。接 下来，如箭头93所示，使公转中心73沿着槽部66延伸的方向行进。通过使公转中心73沿 着槽部66的宽度方向的中央线行进，能够形成期望的形状的槽部66。
[0048] 图5示出本实施方式中的旋转工具22的工具路径的概略图。图5是旋转工具22 的自转中心72的轨迹。箭头93表示槽部66延伸的方向。如图5所示，在进行第一工件1 的加工的情况下，旋转工具22在进行公转运动同时行进，所以工具路径成为螺旋状。另外， 图5例示了槽部延伸的形状是直线状的情况，但在槽部延伸的形状是曲线状的情况下，箭 头93所示的行进的路径成为曲线状。
[0049] 接下来，详细说明本实施方式中的机床的控制装置。参照图2以及图4,在本实施 方式中的控制装置60中，将旋转工具22沿着工件1的加工形状行进时的旋转工具22的行 进的输入信息、和旋转工具22的公转运动的输入信息输入到加工程序51。在本实施方式 中，个别地输入如箭头93所示沿着槽部66延伸的方向行进的旋转工具22的行进的输入信 息、和如箭头92所示旋转工具22的公转运动的输入信息。读取解释部52将沿着槽部66 延伸的方向的工具路径的加工指令输出到第一系统控制部53，将公转运动的工具路径的加 工指令输出到第二系统控制部54。
[0050] 参照图4,在本实施方式中的第一系统控制部53中，如箭头93所示，设定旋转工 具22沿着槽部66的形状行进的第一工具路径。即，在第一系统控制部53中，设定用于公 转的旋转工具22在槽部66延伸的方向上移动的各轴的第一系统的控制量。在第二系统控 制部54中，如箭头92所示，设定自转中心72公转的第二工具路径。即，在第二系统控制部 54中，设定用于旋转工具22公转的各轴的第二系统的控制量。来自第一系统控制部53的 各轴的第一系统的控制量、和来自第二系统控制部54的各轴的第二系统的控制量在运算 部55中被合成。其结果，生成图5所示那样的重叠了的第三工具路径。
[0051] 这样，在本实施方式中的控制装置60中，在第一系统控制部53和第二系统控制部 54中，进行在计算出独立的控制量之后合成的控制。在本实施方式中的控制装置60中，个 别地设定了第一系统控制部53中的坐标和第二系统控制部54中的坐标。
[0052] 图6示出说明本实施方式的第一系统控制部53中的坐标、和第二系统控制部54 中的坐标的概略图。旋转工具22在C轴方向上自转。在第一系统控制部53中，能够设定X 轴、Y轴、Z轴以及B轴（参照图1)的实际的轴。另外，在第二系统控制部54中，能够设定 作为与X轴对应的假想轴的XX轴、作为与Y轴对应的假想轴的YY轴、以及作为与Z轴对应 的假想轴的ZZ轴。另外，作为与B轴对应的假想轴，能够设定BB轴。各个假想轴与实际的 轴平行。例如，XX轴与X轴平行。第二系统控制部54的假想轴是第一系统控制部53中的 旋转工具22未移动的情况的假想的轴。例如，参照图4,假想轴对应于设想为公转中心73 停止时的轴。
[0053] 图7示出本实施方式中的数值控制机床的加工程序的概略图。图8示出本实施方 式中的机床的控制装置的概略图。参照图2、图7以及图8,使用者制作加工程序51。使用 者依照期望的加工形状输入加工程序51。在本实施方式中，使用者输入G代码。这些代码 的记载方法预先决定。
[0054] 在图7所示的加工程序51的例子中，记载有指令公转运动的代码G1001。另外，作 为用于在进行公转运动的同时使旋转工具22沿着加工形状移动的槽路径的指令，记载有 代码GOl等。这样，旋转工具22沿着工件1的加工形状移动的第一工具路径、和旋转工具 22公转的第二工具路径被相互独立地设定。另外，记载有用于结束公转运动的代码G1000。
[0055] 作为公转运动的指令的代码G1001能够例如如下述的表1所示设定。
[0056] 【表1】
[0057] 表1 :使用者输入的公转运动指令
[0058]

【权利要求】
1. 一种机床的控制装置，使旋转工具自转，使自转的所述旋转工具在进行针对工件相 对地进行圆周运动的公转运动的同时行进，从而加工工件，其特征在于包括： 读取解释部，读取加工程序，该加工程序个别地输入了沿着所述工件的加工形状行进 的所述旋转工具的行进的输入信息、和所述旋转工具的公转运动的输入信息；以及 运算部，合成根据所述旋转工具的行进的输入信息所设定的所述旋转工具行进的第一 工具路径、和根据所述旋转工具的公转运动的输入信息所设定的所述旋转工具的公转运动 的第二工具路径，设定所述旋转工具在进行公转运动的同时沿着加工形状行进的第三工具 路径。
2. 根据权利要求1所述的机床的控制装置，其特征在于：所述第一工具路径被设定为 在进行了预先决定了的旋转角度的公转运动之后，沿着所述工件的加工形状使所述旋转工 具行进。
3. -种机床，使旋转工具和工件相对移动从而加工工件，其特征在于包括： 读取解释部，读取加工程序，该加工程序个别地输入了沿着所述工件的加工形状行进 的所述旋转工具的行进的输入信息、和所述旋转工具的公转运动的输入信息； 运算部，合成根据所述旋转工具的行进的输入信息所设定的所述旋转工具行进的第一 工具路径、和根据所述旋转工具的公转运动的输入信息所设定的所述旋转工具的公转运动 的第二工具路径，设定所述旋转工具在进行公转运动的同时沿着加工形状行进的第三工具 路径；以及 移动装置，根据由所述运算部所合成的所述第三工具路径，使所述旋转工具和所述工 件相对移动。
【文档编号】B23C3/34GK104428088SQ201280074310
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2012年6月28日 优先权日:2012年6月28日
【发明者】高部知博 申请人:株式会社牧野铣床制作所