切削工具的加工方法以及线放电加工的制造方法

切削工具的加工方法以及线放电加工的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种切削工具的加工方法以及线放电加工机。在对切削工具的刃部进行加工的线放电加工机中，在旋转轴固定了棒状的基准夹具的状态下，对各自的旋转位置处的上述基准夹具的外周面的位置进行测量，并对其进行存储。根据已存储的旋转振摆位置信息，对旋转振摆误差进行运算，为了消除上述旋转振摆误差，对加工程序进行修正。
【专利说明】切削工具的加工方法以及线放电加工机

【技术领域】
[0001]本发明涉及切削工具的加工方法以及线放电加工机。

【背景技术】
[0002]在日本特开2013-111691号公报中公开有对旋转式的切削工具高精度地进行加工的线放电加工方法，就该旋转式的切削工具而言，作为切削工具的材料，将硬度最硬的PCD (聚晶金刚石)材料、PCBN(聚晶立方氮化硼)材料作为切削刃而进行安装。
[0003]如图28A、图28B所示，该线放电加工方法是如下方法:利用固定于线放电加工机的上引导部的触摸式传感器来预先对成为钎焊于PCD工具的PCD材料的刃的前刀面进行测量，基于该测量出的测量数据，制作加工程序，并且根据上述加工程序，进行线放电加工。
[0004]在日本特开2013-111691号公报所公开的线放电加工方法中，在当对安装于旋转轴的PCD工具进行旋转定位时存在旋转振摆的情况下，存在在已加工的切削刃部的外周尺寸产生振摆误差的问题。如图29A、图29B、图29C所示，在利用存在旋转振摆误差的旋转工具来进行切削加工的情况下，会引起制品加工的尺寸误差、因振摆而导致的加工振动等加工不良，从而对制品精度产生负面影响。
[0005]如图30所示，以往，在安装于旋转轴的三爪卡盘或四爪卡盘安装旋转工具，并且对卡盘位置进行调整，以使旋转振摆精度在该旋转工具使旋转轴旋转时控制在允许值以内。另外，如图31所示，在将旋转工具固定于在旋转轴的面盘具有安装、拆卸位置的再现性的能够装卸的夹头式的支架的情况下，需要预先进行位置调整，以使该夹头支架安装于旋转轴的装卸用固定夹具位置正确地安装于旋转中心。
[0006]在高精度的旋转工具中，旋转工具的旋转振摆精度的允许值通常为0.010mm以下，若考虑制造旋转工具时产生的加工误差，则利用旋转轴进行旋转时的旋转振摆需要控制为小于该允许值的值。为了进行上述的位置调整，需要熟练的调整技术与长时间的作业工时。尤其，在与能够装卸的夹头支架相比更为廉价的三爪卡盘或四爪卡盘的情况下，始终在每次更换工具时都需要进行该旋转振摆调整作业，从而需要大量的工时。在夹头支架的情况下，仅能够安装适于夹头内径的工具外径，因此为了对应多种多样的工具外径，需要准备多个价格高昂的夹头。
[0007]在对旋转中心进行位置调整的能够装卸的夹头支架中，因为夹头内径公差与工具外径公差，预先将工具完全地固定在夹头中心也较困难，虽少量但产生中心偏移、倾斜，所以因该偏移、倾斜而在制作旋转工具时产生位置偏移，从而成为旋转振摆误差。
[0008]另外，日本特开2012-143830号公报所公开的定心装置以及定心方法仅是单纯地在旋转体的外周对+X方向与-X方向的两点进行测量而算出两点的中点的位置α，在相同的外周对+Y方向与-Y方向的两点进行测量而算出两点的中点的位置β，α与β是该位置偏移后的旋转体的中心，通过V ( α 2+β 2)对偏移量R进行计算。该方法无法应用于利用上下延伸的线电极来仅能够获得工具外周的处于最外周的接触点的Y方向位置坐标的线放电加工机。
[0009]另外，在日本特开平8-171407号公报中，利用接近传感器对旋转振摆测量一周，其振摆回转误差近似正弦曲线，基于近似的正弦曲线，对加工点进行修正。在该方法中，未计算出旋转振摆中心、未通过计算来算出最大振摆宽度，因此需要必须利用接近传感器来在一整周的位置进行测量。因此，在切削工具那样的具有三片刃、四片刃的切削刃且在具有该刃面的部分的工具外周作为切槽而具有退避部的不完整的圆筒外周的工具中无法进行正确的测量以及修正。


【发明内容】

[0010]因此，本发明的目的在于提供一种在制作对工具进行加工的加工程序时，对旋转轴的旋转振摆、或固定于旋转轴的旋转工具的旋转振摆进行修正，从而省略位置调整作业，进而制作旋转振摆较少的高精度的旋转工具的方法以及具有该制作功能的线放电加工机。
[0011]本发明的切削工具的加工方法利用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置来对安装于旋转轴的切削工具的刃面的位置进行测量，从而测量工具的刃面，基于该测量出的位置，生成加工程序且对上述切削工具的刃部进行线放电加工，就该切削工具的加工方法而言，在上述旋转轴固定棒状的基准杆，利用上述旋转轴来旋转定位在至少三处旋转角度位置，在各个旋转位置，以为了测量而靠近上述基准杆的外周面的朝向，使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置或者线电极，对旋转中心高度附近的外周部的位置进行测量，并且将该测量出的位置作为上述旋转轴位置的旋转振摆位置信息存储于存储单元，根据该已存储的旋转振摆位置信息，对旋转振摆的中心坐标、各旋转轴的旋转坐标以及振摆误差进行运算，在将上述切削工具固定于上述旋转轴进行加工时，为了消除在上述运算中求出的旋转振摆误差，对上述加工程序或者加工路径进行修正。
[0012]本发明的切削工具的加工方法利用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置来对安装于旋转轴的切削工具的刃面的位置进行测量，从而测量工具的刃面，基于该测量出的位置，生成加工程序且对上述切削工具的刃部进行线放电加工，就该切削工具的加工方法而言，在上述旋转轴固定上述切削工具，利用上述旋转轴来旋转定位在至少三处旋转角度位置，在各个旋转位置，以为了测量靠近上述切削工具的圆筒外周部的朝向，使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置或者线电极，对旋转中心高度附近的外周部的位置进行测量，并且将该测量出的位置作为旋转振摆位置信息存储于存储单元，根据上述已存储的旋转振摆位置信息，对旋转振摆的中心坐标、各旋转轴的旋转坐标以及振摆误差进行运算，在对上述切削工具进行加工时，为了消除在上述运算中求出的旋转振摆误差，对加工程序或者加工路径进行修正。
[0013]在使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置对上述基准杆或者上述工具的圆筒外周部进行测量的情况下，代替旋转中心高度附近的外周部的位置，也可以以在旋转中心从基准杆或者旋转工具的上方位置向下方靠近其外周部的朝向，对外周部的上端面位置进行检测。
[0014]本发明的线放电加工机利用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置来对安装于旋转轴的切削工具的刃面的位置进行测量，从而测量工具的刃面，基于该测量出的位置，生成加工程序且对上述切削工具的刃部进行加工，该线放电加工机具有:存储单元，其在上述旋转轴固定了棒状的基准杆的状态下，利用上述旋转轴来旋转定位在至少三处旋转角度位置，在各个旋转位置，以为了测量而靠近上述基准杆的外周面的朝向，使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置或者线电极，对旋转中心高度附近的外周部的位置进行测量，并且将该测量出的位置存储为上述旋转轴位置的旋转振摆位置信息；振摆误差计算单元，其根据上述已存储的旋转振摆位置信息，对旋转振摆的中心坐标、各旋转轴的旋转坐标以及振摆误差进行运算；以及程序修正单元或者加工路径修正单元，其在将上述切削工具固定于上述旋转轴进行加工时，为了消除在上述运算中求出的旋转振摆误差，对上述加工程序或者加工路径进行修正。
[0015]本发明的线放电加工机利用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置来对安装于旋转轴的切削工具的刃面的位置进行测量，从而测量工具的刃面，基于该测量出的位置，生成加工程序且对上述切削工具的刃部进行加工，该线放电加工机具有:存储单元，其在上述旋转轴固定了上述切削工具的状态下，利用上述旋转轴来旋转定位在至少三处旋转角度位置，在各个旋转位置，以为了测量而靠近上述切削工具的圆筒外周部的朝向，使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置或者线电极，对旋转中心高度附近的外周部的位置进行测量，并且将该测量出的位置存储为旋转振摆位置信息；振摆误差运算单元，其根据上述已存储的旋转振摆位置信息，对旋转振摆的中心坐标、各旋转轴的旋转坐标以及振摆误差进行运算；以及加工程序修正单元或者加工路径修正单元，其在对上述切削工具进行加工时，为了消除在上述运算中求出的旋转振摆误差，对加工程序或者加工路径进行修正。
[0016]也可以具有如下单元，其在使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置对上述基准杆或者上述工具的圆筒外周部进行测量的情况下，代替旋转中心高度附近的外周部的位置，以在旋转中心从基准杆或者旋转工具的上方位置向下方靠近其外周部的朝向，对外周部的上端面位置进行检测。
[0017]本发明具备以上的结构，从而能够提供一种在生成对工具进行加工的加工程序时，对旋转轴的旋转振摆或者固定于旋转轴的旋转工具的旋转振摆进行修正，从而省略位置调整作业，进而制作旋转振摆较少的高精度的旋转工具的方法以及具有其制作功能的线放电加工机。另外，能够提供一种基于旋转轴的位置坐标，在对水平方向的移动轴进行定位时，以对旋转振摆进行修正的方式对加工路径进行修正，从而省略位置调整作业，进而制作旋转振摆较少的高精度的旋转工具的方法以及具有其制作功能的线放电加工机。
[0018]换句话说，不需要将旋转振摆调整在允许值以内的调整工序，从而能够大幅度地减少作业时间。另外，在具有旋转振摆的固定方法中，也能够容易地制作旋转振摆较少的高精度的旋转工具。

【专利附图】

【附图说明】
[0019]参照附图并根据以下的实施例的说明能够明确本发明的上述的以及其他的目的及特征。其中:
[0020]图1是对线放电加工机的概要进行说明的图。
[0021]图2是对利用线电极的工具刃形的加工方法进行说明的图。
[0022]图3是对控制线放电加工机主体的控制装置进行说明的示意图。
[0023]图4是对基准夹具的形状例进行说明的图。
[0024]图5是对基准夹具的形状例进行说明的图。
[0025]图6是对利用线电极的基准夹具的测量方法进行说明的图。
[0026]图7是对利用触摸式传感器的基准夹具的测量方法进行说明的图。
[0027]图8是对利用触摸式传感器的基准夹具的水平面的测量方法进行说明的图。
[0028]图9对利用线电极的基准夹具的测量原理进行说明的图。
[0029]图10是对利用触摸式传感器的基准夹具的测量原理进行说明的图。
[0030]图11是对旋转中心位置YO的求法进行说明的图。
[0031]图12是对利用线电极的工具固定位置的测量方法进行说明的图。
[0032]图13是对利用触摸式传感器的工具固定位置的测量方法进行说明的图。
[0033]图14是对利用触摸式传感器的任意的工具的测量原理进行说明的图。
[0034]图15是对旋转振摆进行说明的图。
[0035]图16是对基于旋转振摆修正的高精度工具加工进行说明的图。
[0036]图17是对退避面加工的基于旋转振摆修正的高精度工具加工进行说明的图。
[0037]图18是对旋转振摆的计算方法进行说明的图。
[0038]图19是对旋转振摆的计算方法进行说明的图。
[0039]图20是对旋转振摆的计算方法进行说明的图。
[0040]图21是对旋转振摆的计算方法进行说明的图。
[0041]图22是对旋转振摆的计算方法进行说明的图。
[0042]图23是对旋转振摆的计算方法进行说明的图。
[0043]图24是对旋转振摆的计算方法进行说明的图。
[0044]图25是对旋转振摆的计算方法进行说明的图。
[0045]图26是对旋转振摆的求法进行说明的图。
[0046]图27是对其他的旋转振摆的求法进行说明的图。
[0047]图28是对利用线电极的工具加工方法进行说明的图。
[0048]图29是对因旋转振摆而引起的工具加工精度不良进行说明的图。
[0049]图30是对旋转轴的旋转中心与工具中心的位置偏移进行说明的图。
[0050]图31是对旋转轴的旋转中心与工具中心的位置偏移进行说明的图。

【具体实施方式】
[0051]图1是对线放电加工机进行说明的示意图。另外，图2是对具有使工件旋转的旋转轴的线放电加工机进行说明的示意图。
[0052]线放电加工机I具备线放电加工机主体30与对线放电加工机主体30进行控制的控制装置50。卷绕线电极2的卷线筒11利用送出部扭矩马达10而被施加朝向与线电极2的引出方向相反的方向指令的规定低扭矩。从卷线筒11伸出的线电极2经由多个导辊(未图示)，通过被制动马达12驱动的制动蹄13,对制动蹄13与被线电极进给马达(未图示)驱动的进给辊19之间的张力进行调节。张力检测器20是对在上线引导件14与下线引导件15之间移动的线电极2的张力的大小进行检测的检测器。
[0053]通过了制动蹄13的线电极2经由上线引导件14、下线引导件15、下导辊16，被压紧辊18与被线电极进给马达(未图示)驱动的进给辊19夹持，并回收于线电极回收箱17。
[0054]触摸式传感器3安装于上线引导件部。触摸式传感器3是利用省略了图示的进退功能而安装为能够与线电极2的移动方向平行地上下移动且在与测量对象物接触时输出对接触进行检测的信号的传感器。除了测量时以外，触摸式传感器3被提升至退避位置。
[0055]如图2所示，线放电加工机主体30具备载置了旋转轴22的加工工作台21，该旋转轴22具备使工具主体100旋转的伺服马达，该工具主体100对被加工物、也就是工件亦即切削工具的PCD刀头101进行固定。旋转轴22以使旋转轴中心线23朝向水平方向的方式安装于加工工作台21。被加工物以能够与切削工具进行切削时的旋转相同地绕A轴旋转的方式装卸自如地安装于旋转轴22，该旋转轴22安装于加工工作台21上。在加工结束后，被加工物从旋转轴22被卸下。线放电加工机主体30能够相对于架设在上线引导件14与下线引导件15的线电极2使被加工物沿相互正交的XY轴方向相对地移动。由此，能够对被加工物进行垂直加工。
[0056]被加工物是将PCD (聚晶金刚石)、或者PCBN (聚晶立方氮化硼)等超高硬度材料作为切削刃而安装在工具主体100的切削工具。
[0057]上线引导件14具备能够相对于XY轴所形成的平面而沿垂直方向亦即Z轴方向移动的Z轴驱动机构(未图示)。
[0058]在使用触摸式传感器3对被加工物的测量部位进行测量时，为了将触摸式传感器3的探测器前端定位在规定的位置，能够使触摸式传感器3下降。
[0059]另外，也可以使上线引导件14具备U轴驱动机构以及V轴驱动机构(未图示)，从而能够对其XYZ轴位置进行调整。由于具备该机构，从而能够对被加工物亦即切削工具进行锥形加工。
[0060]控制装置50具备如下功能:使用触摸式传感器3通过测量用程序对加工为被切削工具的切削刃的超高硬度材料的成为前刀面的表面的位置进行测量。如后所述，测量用程序使用通过放电加工将切削工具的超高硬度材料加工成切削刃的加工程序，在控制装置50中被生成。而且，控制装置50具备如下功能:以通过测量获得的信息为基础，再次生成加工程序,根据再次生成的加工程序对切削工具的超高硬度材料进行放电加工。
[0061]线放电加工机主体30被图3所示的控制装置50控制，并且对工件进行加工。控制装置50具备:处理机(CPU) 51、RAM、ROM等存储器52、显示用接口 53、显示装置54、键盘接口 55、键盘56、伺服接口 57、伺服放大器58、与外部设备进行信号授受的输入输出接口 60。而且，上述各元件经由总线61被相互连接。
[0062]符号30是线放电加工机主体，也包含加工电源。伺服马达31被伺服放大器58驱动。伺服马达31意味着与X轴、Y轴、A轴(旋转轴)的各驱动轴对应的伺服马达,意味着与所需的驱动轴对应的数量的伺服马达。在各轴所具备的伺服马达31具备对位置进行检测的未图示的位置检测装置。被安装于伺服马达31的各位置检测装置所检测的位置检测信号反馈给控制装置50。
[0063]包含加工用电源的线放电加工机主体30经由接口 59被控制。若开始加工程序，则经由接口 59进行加工电源打开(ON)的指令。在关闭(OFF)加工电源的情况下，也经由接口 59向线放电加工机主体30发送指令。输入输出设备32经由输入输出接口 60授受输入输出信号。
[0064]接下来，对修正旋转轴的旋转振摆、或固定于旋转轴的旋转工具的旋转振摆的方法进行说明。旋转轴的旋转振摆、或固定于旋转轴的旋转工具的旋转振摆的测量存在使用固定于旋转轴的基准夹具的例子与使用固定于旋转轴的旋转工具的例子。
[0065][I]
[0066]利用触摸式传感器或非接触位置检测装置或者线放电加工机所具备的线电极的接触检测功能，对固定于旋转轴的基准夹具的外周面、或者靠近固定于旋转轴的旋转工具的切削刃的部分的高精度的外周面进行测量。
[0067][2]
[0068]将外周面的测量部位例如设为工具中心高度的内侧侧面，至少改变两次旋转轴的旋转位置。对最初的部位P1、接下来使旋转轴旋转θ°的位置Ρ2、接下进一步使旋转轴旋转θ°的位置Ρ3合计三个位置进行测量，并且根据各自的测量结果，预先算出旋转轴的实际的旋转中心位置、和基于旋转位置的最大旋转振摆量，并对其进行存储。计算方法在后面进行叙述。
[0069]在利用触摸式传感器对旋转工具的刃部前刀面进行测量时、或者利用触摸式传感器对旋转工具的刃部前刀面进行测量并生成加工程序时，考虑工具的旋转振摆而对测量位置、加工位置进行修正，从而能够省略工具的位置调整作业，进而能够制作旋转振摆较少的高精度的旋转工具。
[0070]此外，在靠近旋转工具的切削刃的部分不存在高精度的外周面的情况下，使用能够装卸的夹头支架，在夹头支架安装与旋转工具相同的外径且具有长度的高精度的基准夹具，利用触摸式传感器或线电极每隔任意的角度对旋转振摆进行测量，由此能够对可装卸的夹头支架相对于旋转轴进行旋转振摆的修正。
[0071]此处，对测量基准夹具的情况下的一实施方式、与测量工具的情况下的一实施方式进行说明。
[0072]<实施方式1>:使用基准夹具的方式
[0073]对使用基准夹具的实施方式进行说明。
[0074][I]
[0075]在使用装卸式的夹头支架的情况下，预先在夹头安装成为基准的棒状的基准杆，利用该基准杆同样地对外周面的振摆进行测量。利用触摸式传感器或非接触位置检测装置、或者线放电加工机所具备的线电极的接触检测功能，对固定于旋转轴的基准夹具的外周面进行测量。
[0076]同样地对基准杆的外周面的振摆进行测量，从而能够节省对每个工具测量振摆量的麻烦。另外，即便是无法对工具的外周面进行测量的工具，也能够对旋转轴的旋转振摆、或者工具安装面的旋转轴中心与工具支架中心的位置偏移进行修正。
[0077]不需要对每个工具进行测量，因此预先将该最大偏移量“r”与其偏移方向的旋转轴坐标存储为装卸式夹头支架与旋转轴中心的偏移量，在之后的工具测量、制作工具加工路径时，自动地进行修正，从而能够省略对每个工具测量偏移量的工序。
[0078][2]
[0079]将基准杆的外周面的测量部位例如设为工具中心高度的内侧侧面，至少改变两次旋转轴的旋转位置。对最初的位置PU接下来使旋转轴旋转θ°的位置Ρ2、接下来进一步使旋转轴旋转θ°的位置Ρ3合计三个位置进行测量，并且根据各自的测量结果，预先存储为装卸式夹头支架的旋转轴中心的偏移量。计算方法在后面进行叙述。
[0080][3]
[0081]在对实际的工具刃面测量时的触摸式传感器进行定位时，对该最大旋转振摆量进行修正。
[0082][4]
[0083]另外，在根据刃面测量来生成使线放电加工机动作且利用线电极进行加工的加工程序时，对旋转振摆进行修正。
[0084]另外，在根据刃面测量进行计算而使线放电加工机动作且利用线电极在从加工程序读取的加工路径进行定位时，与旋转轴的旋转位置坐标连动地如间距误差修正那样对线电极的位置或者工件工作台的位置进行修正。
[0085][5]
[0086]修正方法在刃面测量时、制作加工路径时、在利用旋转轴进行定位的旋转轴坐标为An度时、在Y轴的定位时对根据修正量Λ Yn =最大偏移量“r”*cos (An+偏移角度“ α ”)来算出的修正量进行修正。
[0087][6]
[0088]在使用基准杆的情况下，与在工具的外周面进行测量的方法进行比较，虽为微量但精度降低，其降低的程度为利用夹头紧固工具时的误差未被修正的大小。在对该误差也进行修正的情况下，如上所述，需要在工具的外周面对每个工具进行测量。
[0089]以下，对测量方法进行说明。
[0090]如图31所示，在安装于工具的旋转轴22时使用装卸式的夹头支架的情况下，预先在夹头安装成为基准的棒状的基准夹具200也就是基准杆。对该基准夹具200的外周面的振摆进行测量，由此能够省略对每个工具测量振摆量的麻烦。另外，即便是无法对工具的外周面进行测量的工具也能够对其进行修正。
[0091]图4Α、图4Β、图4C、图5Α、图5Β、图5C是对基准夹具200的形状例进行说明的图。如图4Α、图4Β、图4C所示，基准夹具200呈实心或中空的棒状，并具有接近通常的加工工具直径的直径5mm?40mm,长度30mm?300mm的形状。图4C图不了基准夹具200与固定于旋转轴的固定部成为一体的基准夹具200。
[0092]图5A图示了实心的棒状的基准夹具200。图5B图示了附带水平面的基准夹具200。图5C图示了基准夹具200与固定于旋转轴的固定部成为一体的基准夹具200。对于基准夹具200的材质而言，优选为即使在线放电加工机上长期使用也不生锈且不容易简单地损伤的高硬度的不锈钢、例如SUS420J2等。
[0093]使用图6、图7对基准夹具200的测量方法进行说明。图6是对使用了线电极的基准夹具的测量方法进行说明的图。图7是对使用了触摸式传感器3的基准夹具的测量方法进行说明的图。如图6、图7所示，在安装于旋转轴22的固定部、此处例如为夹头支架等工具支架，对该基准夹具200进行把持，从而安装于旋转轴22。
[0094]使线电极2或触摸式传感器3、此处为探测器3a的前端球3b与基准夹具200的外周表面接触，从而对位置进行检测。为了高精度地对基准夹具200的外周面的位置进行检测，以能够高精度地对表面进行检测的方式，优选为表面粗糙度=Rzlym以下或者Ra0.1 μ m以下、外周面的真圆度=I μ m以下或者圆筒度=I μ m以下。在非接触检测装置的情况下也相同。
[0095]在利用触摸式传感器3的探测器的前端球3b以旋转轴中心高度对圆筒状的基准杆的外周侧面的近前侧或内侧进行测量的情况下，例如即使基准杆的直径为20mm且因基准杆朝上方中心振摆0.1mm而使位置偏移，由于基准杆外周侧面位置的变动在不存在位置偏移的情况与存在位置偏移的情况下均为0.5 μ m，因此也可以将触摸式传感器的测量位置照样以旋转中心高度进行测量。
[0096]对图6A、图6B的利用线电极2的基准夹具200的测量方法进行说明。图6A图示了对基准夹具200的前端位置进行测量的方法。相对于基准夹具200，使线电极2沿X轴方向、即基准夹具200的长轴方向相对地移动。利用现有公知的检测单元、此处为线放电加工机所具备的检测单元来对线电极2与基准夹具200的前端接触的情况进行检测。图6B图示了对基准夹具200的外径、即中心进行测量的方法。相对于基准夹具200，使线电极2沿Y轴方向、即与基准夹具200的长轴方向垂直的方向相对地移动。利用现有公知的检测单元、此处为线放电加工机所具备的检测单元来对线电极2与基准夹具200的外周侧面接触的情况进行检测。
[0097]在基于线电极2的基准夹具200的测量中，在对圆筒状的基准杆的外周侧面的近前侧或内侧进行测量的情况下，即便在例如基准杆的直径为20mm且因基准杆朝上方中心振摆0.1mm而使位置偏移从而基准杆外周侧面位置变动的情况下，线电极2也会在垂直方向上延伸，因此肯定也能够对处于最外侧的侧面进行检测。
[0098]对图7所示的利用触摸式传感器3的基准夹具200的测量方法进行说明。相对于基准夹具200，使触摸式传感器3沿X轴方向、即基准夹具200的长轴方向相对地移动。对触摸式传感器3与基准夹具200的前端接触的情况进行检测。由此，能够对基准夹具200的前端位置进行测量。相对于基准夹具200，使触摸式传感器3沿Z轴方向、即与基准夹具200的长轴方向垂直的方向相对地移动。对触摸式传感器3与基准夹具200的外周侧面接触的情况进行检测。由此，能够对基准夹具200的外径或者中心进行测量。
[0099]图8A、图SB是对利用触摸式传感器的基准夹具的水平面的测量方法进行说明的图。使触摸式传感器3下降，并且对设置于基准夹具200的水平面的位置进行检测。在改变触摸式传感器3与加工工作台的Y轴方向的相对位置之后，对一个水平面上的不同的位置进行检测。若在两次测量中检测出的高度相同，则设置于基准夹具200的水平面处于水平的状态。
[0100]图9A、图9B是对利用线电极的基准夹具的测量原理进行说明的图。使线电极2从基准夹具200的长轴方向相对于基准夹具200进行相对移动，使线电极2与基准夹具200接触。由此，能够对基准夹具200的基准夹具长度进行测量。使线电极2从相对于基准夹具200的侧面而对向的两个方向相对地移动，使线电极2与基准夹具200接触。
[0101]图10A、图1OB是对利用触摸式传感器3的基准夹具的测量原理进行说明的图。使触摸式传感器3从基准夹具200的长轴方向朝向基准夹具200相对地移动，使触摸式传感器3与基准夹具200接触。由此，能够对基准夹具200的基准夹具长度进行测量。使触摸式传感器3从相对于基准夹具200的侧面而对向的两个方向相对地移动,使触摸式传感器3与基准夹具200接触。
[0102]将基准夹具200的外周面的测量部位例如设为基准夹具200的中心高度的内侧侧面，每隔45度对旋转轴的旋转位置测量合计八次，并且根据各自的测量结果，预先算出旋转轴的实际的旋转中心位置与基于旋转位置的最大旋转振摆量，并对其进行存储。
[0103]在实际的工具刃面测量时的触摸式传感器进行定位时，对该旋转振摆量进行修正。另外，在根据刃面测量进行计算而生成利用线电极的加工程序路径时，对旋转振摆进行修正。
[0104]图11是对旋转中心位置YO的求法进行说明的图。修正方法例如在对基准夹具200的中心高度的内侧侧面进行测量的情况下，预先存储:因旋转振摆而导致的外周面位置偏移在近前侧(以下称为“-Y侧”)成为最大的部位的旋转轴坐标(Al)与振摆量(Yl);因旋转振摆而导致的外周面位置偏移在内侧(以下称为“+Y侧”)成为最大的部位的旋转轴坐标(A2)与振摆量(Y2);以及根据上述旋转轴坐标与振摆量算出的旋转轴坐标(AO)及旋转中心(YO)。
[0105]在刃面测量时、生成加工路径时，根据已存储的最大振摆量与旋转坐标来算出工具相对于旋转轴坐标(An)的振摆量(Yn)，并且在路径中对其误差部分进行修正。
[0106]根据测量出的结果，预先存储:因旋转振摆而导致的外周面位置偏移在-Y侧成为最小的部位的旋转轴坐标(Al)与振摆量(Yl);因旋转振摆而导致的外周面位置偏移在+Y侧成为最小的部位的旋转轴坐标(A2)与振摆量(Y2);以及根据上述旋转轴坐标与振摆量算出的旋转轴坐标(AO)及旋转中心(YO)。
[0107]预先将该旋转轴坐标与振摆量存储为装卸式夹头支架与旋转轴中心的偏移量，在之后的工具测量、生成工具加工路径时，自动地进行修正，由此能够省略对每个工具测量偏移量的工序。
[0108]但是，若与在工具的外周进行测量的方法相比，则精度变坏，其程度为夹头紧固工具时的误差未被修正的大小。
[0109]在对该误差也进行修正的情况下，需要在工具的外周面对每个工具进行测量。
[0110]<实施方式2>:对工具进行测量的方式
[0111][I]
[0112]利用触摸式传感器或者非接触位置检测装置或者线放电加工机所具备的线电极的接触检测功能，对接近固定于旋转轴的旋转工具的切削刃的部分的高精度的外周面进行测量。
[0113][2]
[0114]将外周面的测量部位例如设为工具中心高度的内侧侧面，将旋转轴的旋转位置至少改变两次。对最初的位置PU接下来使旋转轴旋转θ°的位置Ρ2、接下来进一步使旋转轴旋转θ°的位置Ρ3合计三个位置进行测量，并且根据各自的测量结果，预先对旋转轴的实际的旋转中心位置、与基于旋转位置的最大回转振摆量进行计算，并对其进行存储。计算方法在后面进行叙述。
[0115][3]
[0116]在对实际的工具刃面测量时的触摸式传感器进行定位时，对该最大旋转振摆量进行修正。
[0117][4]
[0118]另外，根据刃面测量，在生成使线放电加工机动作且利用线电极进行加工的加工程序时，对旋转振摆进行修正。
[0119][5]
[0120]就修正方法而言，在刃面测量时、生成加工路径时、在利用旋转轴进行定位的旋转轴坐标为An度时、在Y轴的定位时使用由修正量Λ Yn =最大偏移量“r” *cos (An+偏移角度“ α ”)算出的修正量进行修正。
[0121]图12Α、图12Β是对利用线电极的工具固定位置的测量方法进行说明的图。图12Α图示了对工具主体100的前端位置进行测量的方法。相对于工具主体100使线电极2沿X轴方向也就是工具主体100的长轴方向相对地移动。利用现有公知的检测单元、此处为线放电加工机所具备的检测单元，对线电极2与工具主体100的前端接触的情况进行检测。图12Β图示了对工具主体100的外径或者中心进行测量的方法。相对于工具主体100使线电极2沿Y轴方向也就是与工具100的长轴方向垂直的方向相对地移动。利用现有公知的检测单元、此处为线放电加工机所具备的检测单元，对线电极2与工具主体100的外周侧面接触的情况进行检测。
[0122]图13是对利用触摸式传感器的工具固定位置的测量方法进行说明的图。相对于工具100使触摸式传感器3沿X轴方向也就是工具100的长轴方向相对地移动。对触摸式传感器3与工具主体100的前端接触的情况进行检测。由此，能够对工具主体100的前端位置进行测量。相对于工具主体100使触摸式传感器3沿Z轴方向也就是与工具主体100的长轴方向垂直的方向相对地移动。对触摸式传感器3与工具主体100的外周侧面接触的情况进行检测。由此，能够对工具主体100的外径或者中心进行测量。
[0123]图14Α、图14Β是对利用触摸式传感器的任意的工具的测量原理进行说明的图。将PCD工具的工具主体100的外周面的测量位置例如设为工具中心高度的内侧侧面，每隔45度对旋转轴的旋转位置测量合计八次，根据各自的测量结果，预先对旋转轴的实际的旋转中心位置、基于旋转位置的最大旋转振摆量进行计算，并对其进行存储。
[0124]在对实际的工具刃面测量时的触摸式传感器进行定位时，对该旋转振摆量进行修正。另外，在根据刃面测量进行计算而生成利用线电极的加工程序路径时，对旋转振摆进行修正。
[0125]就修正方法而言，例如在对夹具、工具中心高度的内侧侧面进行测量的情况下，预先存储:因旋转振摆而导致的外周面位置偏移在近前侧(以下称为“-Y”侧)成为最大的位置的旋转轴坐标(Al)与振摆量(Yl);因旋转振摆而导致的外周面位置偏移在内侧(以下称为“+Υ”侧)成为最大的位置的旋转轴坐标(Α2)与振摆量(Υ2);以及根据上述旋转轴坐标与振摆量来算出的旋转轴坐标(AO)及旋转中心(YO)。
[0126]在刃面测量时、生成加工路径时、根据已存储的最大振摆量与旋转坐标对工具相对于旋转轴坐标(An)的振摆量(Yn)进行计算，在路径中对其误差部分进行修正。
[0127]根据测量出的结果，预先存储:因旋转振摆而导致的外周面位置偏移在-Y侧成为最小的位置的旋转轴坐标(Al)与振摆量(Yl);因旋转振摆而导致的外周面位置偏移在+Y侧成为最小的位置的旋转轴坐标(Α2)与振摆量(Υ2);以及根据上述旋转轴坐标与振摆量来算出的旋转轴坐标(AO)及旋转中心(YO)。
[0128]预先将该旋转轴坐标与振摆量存储为装卸式夹头支架的与旋转轴中心的偏移量，在之后的工具测量、生成工具加工路径时，自动地进行修正，从而能够省略对每个工具测量偏移量的工序。
[0129]但是，若与在工具的外周进行测量的方法相比，则精度变坏，其程度为夹头紧固工具时的误差未被修正的大小。在对该误差也进行修正的情况下，需要在工具的外周面对每个工具进行测量。
[0130]在切削刃的退避面将退避角设置为较大的情况下，存在使线倾斜而难以对退避面进行加工的情况。在该情况下，使旋转轴旋转退避角大小，将退避面与对退避面进行加工的线电极线加工为垂直状态。但是，在此时的加工路径中，作为旋转工具的朝向旋转中心的半径值，使用由(程序的半径值+旋转轴偏移退避角大小的旋转位置的振摆量误差)XCOS(退避角)计算出的值。
[0131]此外，以上叙述的修正不仅应用于以P⑶、PCBN为切削刃的切削工具，也能够应用于以除了 PCD、PCBN以外的材料为切削刃的切削工具。不需要将旋转振摆调整在允许值以内的调整工序，能够大幅度地减少作业时间。在具有旋转振摆的廉价的固定方法中，也能够简单地制作旋转振摆较少的高精度的旋转工具。
[0132]图15A、图15B、图15C是对旋转振摆的测量方法进行说明的图。使旋转轴旋转，由此能够对工具或者基准夹具的Y方向的偏移进行测量。
[0133]图16A、图16B、图16C是对基于旋转振摆修正的高精度工具加工进行说明的图。对通过测量获得的旋转振摆进行修正，从而能够对高精度的工具进行加工。
[0134]图17A、图17B、图17C是对退避面加工的基于旋转振摆修正的高精度工具加工进行说明的图。在退避角=30度的情况下，在将退避面加工为垂直状态的情况下，Y方向的旋转振摆修正量成为对修正了退避角大小的位置的旋转轴坐标的振摆量乘以cos(30° )的修正量。
[0135]以下，使用图18?图25对旋转振摆的计算方法进行说明。
[0136]〈在测量工具外周或基准杆的外周时，在最初的测量点，对从旋转中心偏移距离“r”、角度“ α ”的工具或基准杆进行测量的情况>
[0137]将最初的测量点的旋转轴位置设为A = O度，利用线在外周找出接触位置，对测量位置Pl进行测量。测量点Pl的坐标设为例如从基准位置PO的Y坐标=O朝向-Y方向移动的位置坐标。图18是从安装于旋转轴的工具的前端(+X侧)朝向旋转轴的固定部(-X侦?观察的图。点划线的圆形状表示本来的不存在偏移的位置处的工具外周。十字的点划线表示旋转轴的轴中心基准线。
[0138]如图19所示，对该位置偏移(参照图18)进行测量，通过计算求出偏移量“r”与偏移角度“ α ”，在不对利用线的测量产生影响的旋转位置对旋转轴进行定位，从而能够正确地对工具外周或者基准杆的外周进行测量，进而能够求出旋转中心“PC”以及工具外周直径 “d”。
[0139]如图20所示，在加工中，例如，旋转轴的位置在从最初的测量点A = O向右旋转α度的位置，在+Y方向成为最大振摆量“r”，因此在其位置，进行使线位置错开“r”大小的修正。
[0140]如图21所示,相同地,旋转轴的位置在从最初的测量点A = O向左旋转180° -α度的位置，在-Y方向成为最大振摆量“r”，因此在其位置，进行使线位置错开“r”大小的修正。对于修正而言，与旋转轴的定位位置A坐标连动地对修正量进行计算，在线的定位位置进行修正。例如，修正量以ΛΥ = rXC0S(A+a)来计算。
[0141]在图22中，对中心偏移量的计算方法进行说明。
[0142]在最初的工具外周点测量时的旋转轴位置A = O、接下来的测量时的旋转轴位置A=Θ、进一步接下来的测量时的旋转轴位置A = 2 Θ至少三个位置的旋转坐标位置中，分别对工具外周位置进行测量，从而根据各自的测量点P1、P2、P3与旋转坐标，并根据以下的数学式，求出偏移量“r”与偏移方向角度“α ”。
[0143]a = tan_l [sin ( Θ ) / (c/b-cos ( Θ )) ] - Θ/2
[0144]r = b/ [2.sin ( θ /2+ α ).sin ( θ /2)]
[0145]各测量点的坐标为Y方向的坐标，在右箭头的朝向成为+值。
[0146]a = 2.r.sin ( θ /2)
[0147]b = Pl_P2、c = Ρ2-Ρ3
[0148]在图23中，与图22相同地，对中心偏移量的计算方法进行说明。利用线来对工具的外周进行了测量的P1、P2、P3的相对位置关系成为与各自的旋转轴定位位置处的工具中心位置相同的位置关系，因此在图23以后，在计算式的说明中，将旋转轴中心PC与工具中心位置设为P1、P2、P3来进行。从Pl位置旋转θ°的位置成为Ρ2，进一步旋转θ°的位置成为Ρ3。
[0149]从旋转轴中心朝向第一测量位置Pl的工具中心Pl引出线段，相同地引PC-P2、PC-P3的线段。在PC-Pl之间以及PC-P2、PC-P3之间，距离均成为偏移量“r”。接下来，从Pl朝向P2、从P2朝向P3引出线段。该P1-P2、P2-P3之间距离能够通过a = 2 *r *sin( θ /2)来求出。Ρ1-Ρ2之间的Y方向距离通过b = Y1-Y2来求出，P2-P3之间的Y方向距离通过c=Y2-Y3来求出。
[0150]使用图24，首先，对在第一象限存在Pl?P3的情况的计算方法进行说明。从最初的工具外周点测量时的工具中心Pl点处的垂直粗线与旋转轴中心PC以偏移角度α引出线段，在引出从Pl点至Ρ2点的线段时，根据角度β1+δ + Υ = 180°的关系，成为β? =Θ /2+ α。此夕卜，δ = (180° - Θ )/2, y = 90- α。并且,作为三角函数，sin(@ I) = b/a成立，因此成为 sin( Θ /2+ a ) = b/(2.r.sin(Θ/2))(数学式 I)。
[0151]接下来，从P2点处的垂直粗线与旋转轴中心PC以偏移角度α+旋转角Θ的角度弓丨出线段，在引出从Ρ2点至Ρ3点的线段时，与上述相同，成为角度β2 = 3.θ/2+α。并且，作为三角函数，sin( β 2) = c/a 成立，因此成为 sin(3.Θ /2+ a ) = c/ (2.r.sin ( θ /2))(数学式2)。
[0152]根据该数学式I与数学式2，能够求出最初的偏移角度“ α ”为:
[0153]a = tan_l [sin ( θ ) / (c/b—cos ( θ )) ] - θ/2。
[0154]另外，也能够求出偏移量“r”为:
[0155]r = b/ [2.sin ( θ /2+ α ).sin ( θ /2)]
[0156]或者，
[0157]r = c/ [2.sin (3.θ /2+ α ).sin ( θ /2)]。
[0158]在图25中，对在第一象限存在Ρ1、在第二象限存在Ρ2、在第三象限存在Ρ3的情况的计算方法进行说明。根据Pl与Ρ2, sin(@ I) = b/a、根据P2与P3, sin ( β 2) =c/a,该关系与上述的例子相同。
[0159]β I = 90- δ = 180-( θ /2+α )
[0160]δ = 90-Y-(180- θ )/2, γ = 90-α
[0161]β 2 = 180-β 1-(180- θ )/2-(180- θ )/2
[0162]= -180+(3.θ /2+α )
[0163]sin ( β I) = sin (180- ( θ /2+ α )) = sin ( θ /2+ α )
[0164]sin ( β 2) = sin ((3.θ /2+ α ) -180) = -sin (3.θ /2+ α )
[0165]Ρ3的位置与Ρ2相比处于+Y侧，此时，c的值成为负值，因此在应用数学式sin(^ 2) = c/a的情况下，附图标记一致。
[0166]如上，数学式1、数学式2均与象限无关，计算式成立，因此如上所述，能够正确地求出偏移角“ α ”以及偏移量“r”。
[0167]尤其在Θ =90°的情况下，能够将计算式简化为:
[0168]a = tan_l (c/b) - θ/2
[0169]r = b/ (sin ( α ) +cos ( α ))
[0170]或者r = c/ (cos ( α ) -sin ( α ))
[0171]因此较实用。
[0172]图26A、图26B是对旋转振摆的求法进行说明的图。
[0173]在旋转轴坐标Al = O度的位置对外周面进行测量，将本来的不存在振摆的情况下的与外周面坐标的误差设为Yl。相同地每旋转10度，反复测量，并对各自的旋转坐标Al?A35与测量出的误差量Yl?Y35进行存储。根据该已存储的误差量，使用与在加工时指令的角度A相当的角度A所存储的误差量进行修正。角度的测量间隔每隔10度，因此在其中间的角度指令的情况下，也可以对角度与误差量进行分配插值，在±5度的范围内，也可以使用相同的误差量。在10度的旋转角度内，误差量的不同微小，也能够认为不需要进行插值。
[0174]图27A、图27B是对其他的旋转振摆的求法进行说明的图。在仅在四处对旋转振摆进行测量的情况下，还能够以45度、135度、225度、315度进行测量，通过该四点对cos曲线进行近似计算，对任意的角度的误差量进行测量。
【权利要求】
1.一种切削工具的加工方法，该切削工具的加工方法利用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置来对安装于旋转轴的切削工具的刃面的位置进行测量，从而测量工具的刃面，基于该测量出的位置，生成加工程序且对所述切削工具的刃部进行线放电加工，该切削工具的加工方法的特征在于， 在所述旋转轴固定棒状的基准杆， 利用所述旋转轴来旋转定位在至少三处旋转角度位置， 在各个旋转位置，以为了测量而靠近所述基准杆的外周面朝向，使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置或者线电极，对旋转中心高度附近的外周部的位置进行测量，并且将该测量出的位置作为所述旋转轴位置的旋转振摆位置信息而存储于存储单元， 根据该已存储的旋转振摆位置信息，对旋转振摆的中心坐标、各旋转轴的旋转坐标以及振摆误差进行运算， 在将所述切削工具固定于所述旋转轴进行加工时，为了消除在所述运算中求出的旋转振摆误差，对所述加工程序或者加工路径进行修正。
2.一种线放电加工机，该线放电加工机利用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置来对安装于旋转轴的切削工具的刃面的位置进行测量，从而测量工具的刃面，基于该测量出的位置，生成加工程序且对所述切削工具的刃部进行加工，该线放电加工机的特征在于，具有: 存储单元，其在所述旋转轴固定了棒状的基准杆的状态下，利用所述旋转轴来旋转定位在至少三处旋转角度位置，在各个旋转位置，以为了测量而靠近所述基准杆的外周面的朝向，使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置或者线电极，对旋转中心高度附近的外周部的位置进行多次测量，并且将该测量出的位置存储为所述旋转轴位置的旋转振摆位置信息； 振摆误差计算单元，其根据所述已存储的旋转振摆位置信息，对旋转振摆的中心坐标、各旋转轴的旋转坐标以及振摆误差进行运算；以及 程序修正单元或者加工路径单元，其在将所述切削工具固定于所述旋转轴进行加工时，为了消除在所述运算中求出的旋转振摆误差，对所述加工程序或者加工路径进行修正。
3.一种切削工具的加工方法，该切削工具的加工方法利用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置来对安装于旋转轴的切削工具的刃面的位置进行测量，从而测量工具的刃面，基于该测量出的位置，生成加工程序且对所述切削工具的刃部进行线放电加工，该切削工具的加工方法的特征在于， 在所述旋转轴固定所述切削工具， 利用所述旋转轴来旋转定位在至少三处旋转角度位置， 在各个旋转位置，以为了测量而靠近所述切削工具的圆筒外周部的朝向，使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置或者线电极，对旋转中心高度附近的外周部的位置进行测量，并且将该测量出的位置作为旋转振摆位置信息存储于存储单元， 根据所述已存储的旋转振摆位置信息，对旋转振摆的中心坐标、各旋转轴的旋转坐标以及振摆误差进行运算， 在对所述切削工具进行加工时，为了消除在所述运算中求出的旋转振摆误差，对加工程序或加工路径进行修正。
4.一种线放电加工机，该线放电加工机利用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置来对安装于旋转轴的切削工具的刃面的位置进行测量，从而测量工具的刃面，基于该测量出的位置，生成加工程序且对所述切削工具的刃部进行加工，该线放电加工机的特征在于，具有: 存储单元，其在所述旋转轴固定了所述切削工具的状态下，利用所述旋转轴来旋转定位在至少三处旋转角度位置，在各个旋转位置，以为了测量而靠近所述切削工具的圆筒外周部的朝向，使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置或者线电极，对旋转中心高度附近的外周部的位置进行测量，并且将该测量出的位置存储为旋转振摆位置信息； 振摆误差运算单元，其根据所述已存储的旋转振摆位置信息，对旋转振摆的中心坐标、各旋转轴的旋转坐标以及振摆误差进行运算；以及 加工程序修正单元或者加工路径单元，其在对所述切削工具进行加工时，为了消除在所述运算中求出的旋转振摆误差，对加工程序或者加工路径进行修正。
5.根据权利要求1所述的切削工具的加工方法，其特征在于， 在使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置对所述基准杆进行测量时，代替旋转中心高度附近的外周部的位置，以在旋转中心从基准杆的上方位置向下方靠近其外周部的朝向，对外周部的上端面位置进行检测。
6.根据权利要求3所述的切削工具的加工方法，其特征在于， 在使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置对所述工具的圆筒外周部进行测量时，代替旋转中心高度附近的外周部的位置，以在旋转中心从旋转工具的上方位置向下方靠近其外周部的朝向，对外周部的上端面位置进行检测。
7.根据权利要求2所述的线放电加工机，其特征在于， 具有如下单元，其在使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置对所述基准杆进行测量时，代替旋转中心高度附近的外周部的位置，以在旋转中心从基准杆的上方位置向下方靠近其外周部的朝向，对外周部的上端面位置进行检测。
8.根据权利要求4所述的线放电加工机，其特征在于， 具有如下单元，其在使用触摸式传感器或者非接触式位置检测装置对所述工具的圆筒外周部进行测量时，代替旋转中心高度附近的外周部的位置，以在旋转中心从旋转工具的上方位置向下方靠近其外周部的朝向，对外周部的上端面位置进行检测。
【文档编号】B23H7/02GK104368886SQ201410403510
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】长谷川靖雄 申请人:发那科株式会社