机床以及工件平面加工方法与流程

本发明涉及例如具有平面加工单元的机床以及工件平面加工方法。

背景技术：

最近，在使用加工中心进行工件的平面加工时，从工件的上面看来，在机床的主轴上安装具有比x方向的尺寸以及y方向的尺寸都大的直径的铣削工具，通过一条直线状的1条路径进行加工，由此能够进行平面度良好的平面加工。

但是，当加工的工件较大时，不得不增加铣削工具的直径，要使用的机床也有大型化的倾向，有成本昂贵的问题。

为了解决这个问题，有使用小型的机床通过小直径的铣削工具进行平面加工的方法。但是，加工路径只是一条直线的一条路径，不能覆盖工件上表面的面积，因此需要进行最低2条路径以上的加工。此时，除非安装在机床上的主轴相对于驱动xy轴的进给轴完全正交地进行安装，在加工平面上的2条路径以上的路径之间产生微小的阶梯。

在制造阶段，主轴的安装误差为零，且相对于驱动xy轴的进给轴完全正交地进行安装事实上是不可能的。另外，即使以无限接近零的静态精度安装了主轴，也会由于热位移使主轴相对于驱动xy轴的进给轴的安装角度发生倾斜。因此，在比工件的直径小的铣削工具进行的平面加工中，在加工面上必然会产生阶梯。

根据日本特开2008-264883号公报公开了以下方法。即，在开始加工前，以加工所使用的转速使主轴旋转，求出工具前端位置，并且求出主轴的热位移量，求出前端位置相对于所求出的热位移量的比即修正系数。加工开始后，一边使用所求出的修正系数来修正切入移动单元的控制量一边进行加工。

但是，日本特开2008-264883号公报记载的方法，不是考虑了主轴倾斜的修正，而是简单地对程序指令值修正z轴位置，难以修正平面加工时的阶梯。

这里，参照图27a～图28说明在小直径铣削工具进行的平面加工时产生阶梯的原因。

说明在图27a所示的结构的机床1000的主轴1002上把持铣削工具1004并进行工件1006的平面加工的情况。如图27b以及图27c所示，如果铣削工具1004的直径d比工件1006的短边尺寸ls小，则最低需要2条路径以上的加工路径、或者铣削工具1004的接触面积重合的加工路径。

作为图27a所示的机床1000的理想，主轴1002需要安装在相对于驱动滑鞍1008的y轴以及驱动工作台1010的x轴完全正交的方向上。但是，在制造阶段，以零误差建立这些静态精度非常困难，几乎都是具有微小误差的机床。

如图27a所示，例如当主轴1002相对于y轴倾斜时，在x方向以直线对工件1006进行铣削加工，则会如图28所示，在工件1006产生阶梯1012。在图28所示的例子中只是一个例子，即使是比工件1006的短边尺寸ls大的铣削工具1004，当是2条路径以上的加工路径或者铣削工具1004的接触面积重叠的加工路径的情况下，也会与上述同样产生阶梯。

作为避免产生图28所示的阶梯1012的手段，需要在制造阶段与y轴的进给动作正交地高精度地安装主轴1002。但是，例如在量产现场，由于空气温度等的影响，在机床1000的立柱1014或主轴头1016产生热位移时，即使高精度地安装1002也会有相对于进给轴动作产生微量倾斜的问题。

技术实现要素：

本发明是考虑了这样的课题而作出的，其目的为提供一种机床以及工件平面加工方法，例如使用通用的小型机床进行大型工件的平面加工时，能够尽量抑制阶梯的产生。

[1]第一方式的本发明的机床具有：工件平面加工控制部，其在使用具有固定工件的工件设置面的工作台、安装了对固定在上述工作台上的上述工件进行平面加工的工具的主轴以及上述工具对上述工件进行平面加工时，以上述工具相对于上述工件的平面的投影面积一部分重合的方式进行加工，该机床具有：设置在上述主轴中与上述工作台对置的位置上的至少一个触头；触头位置存储部，其存储多个测量值，该测量值是在上述主轴的至少一个相位将上述触头定位在同一点的基础上，至少实施2次测量上述触头的位置的处理而得到的；主轴倾斜角计算部，其根据存储在上述触头位置存储部中的上述多个上述测量值来计算上述主轴相对于平面加工的xy平面的倾斜角；以及坐标旋转部，其根据通过上述主轴倾斜角计算部计算出的上述主轴的倾斜角，使上述xy平面围绕x轴以及y轴中至少任意一个轴进行旋转，上述工件平面加工控制部在通过上述坐标旋转部旋转后的上述xy平面上加工上述工件的平面。

这样，例如使用通用的小型机床进行大型工件的平面加工时，能够尽量抑制阶梯的产生。

[2]在第一本发明中，上述触头位置存储部可以存储多个测量值，该测量值是在上述主轴的2个以上的不同相位分别将1个上述触头定位在同一点而得到的。

这样，例如在将一个触头在主轴的2个不同的相位分别定位在同一点时，能够设为将xy平面的一个方向(例如y方向)与主轴正交的位置关系。其结果为，即使在其他方向(例如x方向)进行多次的铣削加工，工件上也能够几乎不产生阶梯而在工件上形成良好的平坦面。

另外，在将一个触头在主轴的3个不同的相位分别定位在同一点时，能够设为将xy平面的一个方向(例如y方向)以及其他方向(x方向)与主轴正交的位置关系。其结果为，能够几乎不使工件产生阶梯而在工件上形成良好的平坦面。

使用1个触头的理由如下。即，如果设定多个触头，则在测量触头的位置的处理中，会受到多个触头的安装误差的影响。因此，通过将测量对象的触头设为同一个，能够不被触头的安装误差所左右而高精度地设为将xy平面的一个方向与主轴正交的位置关系。

[3]在第一本发明中，在上述主轴上设置多个上述触头，上述触头位置存储部存储多个测量值，该测量值是在上述主轴的一个相位将多个上述触头分别定位在同一点的基础上，实施测量多个上述触头的各个位置的处理而得到的，上述主轴倾斜角计算部根据上述多个测量值可以求出与上述xy平面的至少一个方向相关的上述主轴的倾斜角。

这样，能够设为将xy平面的一个方向(例如y方向)与主轴正交的位置关系，能够几乎不使工件产生阶梯而在工件上形成良好的平坦面。

特别能够只通过主轴在第一相位的定位和位置测量来求出主轴的与上述一个方向相关的倾斜角。这样能够实现将xy平面的一个方向与主轴正交的工时的削减以及作业时间的缩短。

[4]在第一本发明中，上述触头是设置在上述工具中与上述工作台对置的位置上的刀片，上述触头位置存储部可以存储多个测量值，该测量值是在定位了上述刀片的刀尖的基础上，使用固定在上述工作台上的刀尖位置测量单元至少实施2次测量上述刀尖的位置的处理而得到的。

通过使用刀片作为触头，不需要特别的专用测量仪器。这会降低成本。另外，实际使用工件加工所使用的工具即可，因此能够进行考虑了工具的公差的位置测量。通常在使用了测量仪器时，需要考虑工具的公差并微微调整测量值，但是不需要这个而能够实现测量作业的简化。

[5]在第一本发明中，优选使用测量上述工具的长度的工具长度测量设备作为上述刀尖位置测量单元。这样，能够高精度地测量设置在工具上的刀片与工具长度测量设备的接触传感器面之间的距离。另外，工具长度测量设备与接触式、非接触式无关。

[6]在第一本发明中，上述触头是设置在上述主轴中与上述工作台对置的位置上的接触探测器的测头，上述测头优选从上述主轴的中心轴向上述工作台的x方向或y方向偏移。这样，不需要在工作台侧安装特别的测量设备而能够确保工作台上面的设置空间。

[7]在第一本发明中，还可以具有旋转轴，其使上述工件设置面旋转，使得通过上述坐标旋转部旋转后的上述xy平面与上述工件设置面平行。

通常，当在工作台的上表面设置工件时，工作台的上表面成为工件设置面。此时，不限于xy平面与工作台的工件设置面平行，有时有微小的误差。因此，上述微小的误差有可能会反映到针对工件的平面加工后的工件上。即，会有不能够将工件的侧面形状加工为长方形状的情况。

但是，在本发明中，具有为了使通过坐标旋转部旋转后的xy平面与工件设置面平行而使工件设置面旋转的旋转轴，所以xy平面与工件设置面平行，在根据坐标旋转后的xy平面对工件进行了平面加工时，能够将工件的侧面形状加工为长方形状，能够提高加工质量。

[8]在第一本发明中，还可以具有自然夹夹具，其定位上述工件设置面，使得通过上述坐标旋转部旋转后的上述xy平面与上述工件设置面平行。这样，xy平面与工件设置面平行，在根据坐标旋转后的xy平面对工件进行了平面加工时，能够将工件的侧面形状加工为长方形状，能够提高加工质量。

[9]在第一本发明中，上述工具的直径可以是比上述工件的短边尺寸小的直径。

这样，在多次进行铣削加工时，即使工具的加工路径重复，也能够在工件上几乎不会产生阶梯而在工件上形成良好的平坦面。当然，工具的加工路径除了直线状以外也可以是圆弧状。

[10]第二本发明的工件平面加工方法为，在使用具有固定工件的工件设置面的工作台、安装有对设置在该工作台上的上述工件进行平面加工的工具的主轴以及上述工具来对上述工件进行平面加工时，以上述工具相对于上述工件平面的投影面积一部分重合的方式进行加工，该工件平面加工方法具有以下步骤：测量值存储步骤，存储多个测量值，该测量值是在上述主轴的至少一个相位将设置在上述主轴中与上述工作台对置的位置上的至少一个触头定位在同一点的基础上，至少实施2次测量上述触头的位置的处理而得到的；主轴倾斜角计算步骤，根据所存储的上述多个上述测量值来计算上述主轴相对于平面加工的xy平面的倾斜角；以及坐标旋转步骤，根据计算出的上述主轴的倾斜角，使上述xy平面围绕x轴以及y轴中至少任意一个轴进行旋转，该工件平面加工方法在通过上述坐标旋转步骤旋转后的上述xy平面上加工上述工件的平面。

[11]在第二本发明中，在上述测量值存储步骤中，可以存储在上述主轴的2个以上的不同相位将1个上述触头分别定为在同一点而得到的多个测量值。

[12]在第二本发明中，在上述主轴上设置多个上述触头，在上述测量值存储步骤中存储多个测量值，该测量值是在上述主轴的一个相位将多个上述触头分别定位在同一点的基础上，实施测量多个上述触头的各个位置的处理而得到的，在上述主轴倾斜角计算步骤中，可以根据上述多个测量值来求出与上述xy平面的至少一个方向相关的上述主轴的倾斜角。

[13]在第二本发明中，上述触头是设置在上述工具中与上述工作台对置的位置上的刀片，在上述测量值存储步骤中可以存储多个测量值，该测量值是在定位了上述刀片的刀尖的基础上，使用固定在上述工作台上的刀尖位置测量单元至少实施2次测量上述刀尖的位置的处理而得到的。

[14]在第二本发明中，上述触头是设置在上述主轴中与上述工作台对置的位置上的接触探测器的测头，上述测头优选从上述主轴的中心轴向上述工作台的x方向或y方向偏移。

[15]在第二本发明中，上述工具的直径可以是比上述工件的短边尺寸小的直径。

根据本发明的机床以及工件平面加工方法，例如在使用通用的小型机床进行大型工件的平面加工时，能够尽量抑制阶梯的产生。

附图说明

通过参照附图说明以下的实施方式，能够容易理解上述目的、特征以及优点。

图1是表示第一实施方式的机床(第一机床)的结构图。

图2a是表示位于工件设置面上的铣削工具的刀片例子的说明图。

图2b是表示从上面观察铣削工具的外形图。

图2c是表示省略了从上面观察工件的一部分的外形图。

图3a是表示从x方向观察将特定刀片定位在设置在工件设置面上的工具长度测量设备的接触传感器面上的状态的图。

图3b是表示从z方向观察图3a所示的状态的图，省略一部分而表示。

图4是表示第一机床的处理动作的流程图。

图5a是表示从x方向观察在使主轴从图3a的状态向上方移动后使主轴旋转180°后的状态的图。

图5b是表示从z方向观察图5a所示的状态的平面图，省略一部分而表示。

图6a是表示从x方向观察将特定刀片从图5a的状态定位在工具长度测量设备的接触传感器面上的状态的图。

图6b是表示从z方向观察图6a所示的状态的图，省略一部分而表示。

图7是表示第一机床进行的平面加工的说明图。

图8是表示第二实施方式的机床(第二机床)的结构图。

图9是表示第二机床的处理动作的流程图(其一)。

图10是表示第二机床的处理动作的流程图(其二)。

图11a是表示将主轴设定为第一相位并将特定刀片定位在工具长度测量设备的接触传感器面上的状态的说明图。

图11b是表示将主轴从第一相位设定为第二相位并定位在工具长度测量设备上的状态的说明图。

图11c是表示将主轴从第二相位设定为第三相位并定位在工具长度测量设备上的状态的说明图。

图12是表示第三实施方式的机床(第三机床)的特征点的说明图。

图13是表示第三机床的处理动作的流程图。

图14a是表示从x方向观察将主轴设定为第一相位且将第一特定刀片定位在工具长度测量设备的接触传感器面上的状态的图。

图14b是表示从z方向观察图14a所示的状态的图，省略一部分而表示。

图15a是表示从x方向观察不变更主轴的相位而将第二特定刀片定位在工具长度测量设备的接触传感器面上的状态的图。

图15b是表示从z方向观察图15a所示的状态的图，省略一部分而表示。

图16是表示第四实施方式的机床(第四机床)的结构图。

图17是表示第四机床的处理动作的流程图(其一)。

图18是表示第四机床的处理动作的流程图(其二)。

图19是表示第五实施方式的机床(第五机床)的结构图。

图20a是表示从x方向观察将接触探测器的测头定位在工件设置面的特定位置上的状态的图。

图20b是表示从z方向观察图20a所示的状态的图，省略一部分而表示。

图21是表示第五机床的处理动作的流程图。

图22a是表示从x方向观察使主轴从图20a的状态向上方移动后使主轴旋转了180°的状态的图。

图22b是表示从z方向观察图22a所示的状态的平面图，省略一部分而表示。

图23a是表示从x方向观察将接触探测器的测头从图22a的状态定位在工件设置面的特定位置上的状态的图。

图23b是表示从z方向观察图23a所示的状态的图，省略一部分而表示。

图24是表示从x方向观察接触探测器的变形例的图。

图25是表示第六实施方式的机床(第六机床)的结构图。

图26是表示第七实施方式的机床(第七机床)的结构图。

图27a是表示现有例的机床的概略结构图。

图27b是表示从上面观察铣削工具的外形图。

图27c是表示省略了从上面观察工件的一部分的外形图。

图28是表示现有问题点(在工件的表面形成阶梯)的说明图。

具体实施方式

以下，参照图1～图28说明本发明的机床以及工件平面加工方法的实施例。另外，在本说明书中，表示数值范围的“～”作为包括其前后记载的数值作为下限值以及上限值的意思来使用。

<第一机床>

首先，第一实施方式的机床(以下记为第一机床10a)如图1所示具有：成为底座的床身12、经由滑鞍14自由移动地安装在床身12上且具有固定工件16的工件设置面18的工作台20、固定在床身12上且能够上下移动地支持主轴头22的立柱24、设置在主轴头22中与工作台20的工件设置面18相对的位置上的主轴26、安装在主轴26上且对工件16进行平面加工的铣削工具28、使用铣削工具28对工件16进行平面加工时以铣削工具28相对于工件16的平面的投影面积一部分重合的方式进行加工的工件平面加工控制部30。

工作台20通过未图示一个进给轴(x轴)在滑鞍14上向x方向移动，滑鞍14通过未图示的另一进给轴(y轴)在床身12上向y方向移动。通过工件平面加工控制部30自动或手动实施该工作台20以及滑鞍14的移动。即，工作台20沿着由驱动该工作台20的x轴以及y轴而成立的xy平面31向x方向以及y方向移动。

铣削工具28设置在主轴26中与工作台20的工件设置面18相对的位置上，如图2a所示那样，具有向工件设置面18突出的多个刀片32。在图2a中代表性地示出以180°相对设置的2个刀片32，但是实际上3个以上的刀片32沿着铣削工具28的圆周例如等间隔地设置。另外，如图2b以及图2c所示，铣削工具28的直径d比工件16的短边尺寸ls小。

进一步，如图1所示，第一机床10a具有刀尖位置测量部34、作为触头位置存储部36的刀尖位置存储部38、主轴倾斜角计算部40以及坐标旋转部42。

刀尖位置测量部34具有测量主轴26的位移的主轴位移测量部44、被载置固定在工件设置面18上的工具长度测量设备46。

工具长度测量设备46如图3a以及图3b所示，将接触传感器面46a面向上方设置在工作台20的工件设置面18上。如后述那样，使主轴26向工具长度测量设备46移动，当作为触头的特定刀片32(以下记为特定刀片32a)的刀尖与接触传感器面46a接触时，即在工具长度测量设备46上定位了特定刀片32a的刀尖时，工具长度测量设备46将检测信号sa输出给主轴位移测量部44。

主轴位移测量部44从开始了特定刀片32的移动的时间点开始测量特定刀片32a的移动量，并且根据来自工具长度测量设备46的检测信号sa的输入，将包括特定刀片32a的移动量的测量值存储在刀尖位置存储部38中。

即，刀尖位置存储部38中存储多个测量值(第一测量值m1以及第二测量值m2)，该测量值是使用刀尖位置测量部34实施2次定位特定刀片32a的刀尖的处理而得到的。另外，当特定刀片32a的刀尖被定位在工具长度测量设备46上时，操作员通过操作设置在第一机床10a的控制盘上的执行按钮，将包括特定刀片32a的移动量的测量值存储在刀尖位置存储部38中。

主轴倾斜角计算部40根据存储在刀尖位置存储部38中的多个测量值来求出主轴26相对于xy平面31的倾斜角、特别是关于y方向的倾斜角αy。

坐标旋转部42使xy平面31围绕x轴旋转由主轴倾斜角计算部40计算出的主轴26的倾斜角αy。具体地说，坐标旋转部42以y轴在消除计算出的倾斜角αy的方向驱动xy平面31的方式，在y轴驱动时z轴也同时驱动。这样，xy平面31的y方向与主轴26正交。

这里，参照图3a～图7说明第一机床10a的处理动作。另外，主轴26在初始状态位于机械原点。

首先，在图4的步骤s1中，如上述图3a所示，在工作台20的工件设置面18上，使接触传感器面46a面向上方来载置工具长度测量设备46。

在步骤s2中，如图3b所示，决定主轴26的第一相位，使得设置在铣削工具28前端的多个刀片中的一个刀片(以下记为特定刀片32a)指向y方向。

在步骤s3中，如图3b所示，移动工作台20和滑鞍14，使得工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分位于特定刀片32a的下方。

在步骤s4中，如图3a所示，将主轴26向下方移动，在工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分定位特定刀片32a。

在步骤s5中，主轴位移测量部44将特定刀片32a的位移即特定刀片32a的移动量作为第一测量值m1存储在刀尖位置存储部38中。此时，刀尖位置存储部38中也可以存储三维坐标(x1、y1、z1)。此时，在将工具长度测量设备46的设置位置作为原点时，关于x坐标以及y坐标不进行位移，因此，x1＝0，y1＝0，z1相当于特定刀片32a的z方向的移动量。

在步骤s6中，主轴26向上方移动，返回机械原点。

在步骤s7中，如图5a以及图5b所示，使主轴26从第一相位旋转180°。

在步骤s8中，再次使工作台20和滑鞍14向y方向移动，使得能够通过工具长度测量设备46测量特定刀片32a，即如图6a以及图6b所示，使得工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分位于特定刀片32a的下方。

在步骤s9中，使主轴26向下方移动，在工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分定位特定刀片32a。

在步骤s10中，主轴位移测量部44将特定刀片32a的位移即特定刀片32a的移动量作为第二测量值m2存储在刀尖位置存储部38中。此时，刀尖位置存储部38也可以存储三维坐标(x2、y2、z2)。此时，在将工具长度测量设备46的设置位置作为原点时，关于x坐标不进行位移，因此，x2＝0。关于y2，相当于xy平面31对y方向的移动位移量，关于z2，相当于主轴26对z方向的移动位移量。

在步骤s11中，主轴倾斜角计算部40根据存储在刀尖位置存储部38中的第一测量值m1以及第二测量值m2求出主轴26相对于xy平面31的倾斜角。在上述的例子中，x坐标相同，因此根据所存储的第一测量值m1以及第二测量值m2的各个y坐标和z坐标使用三角函数来求出主轴26的与y轴相关的倾斜角αy。

在步骤s12中，坐标旋转部42使xy平面31围绕x轴旋转由主轴倾斜角计算部40计算出的主轴26的倾斜角αy。具体地说，坐标旋转部42在y轴驱动时，z轴也同时驱动，使得y轴在消除计算出的倾斜角αy的方向进行驱动。由此，xy平面31的y方向与主轴26正交。在xy平面信息表tb中登记该xy平面31的坐标信息dxy。

并且，在步骤s13中，工件平面加工控制部30从xy平面信息表tb读出xy平面31的坐标信息dxy，针对被固定在工件设置面18上的工件16沿着通过坐标旋转部42进行了坐标旋转后的xy平面31实施平面加工。以下同样。

铣削工具28的直径d比工件16的短边尺寸ls小，因此在对工件进行平面加工时，需要多次实施铣削加工。但是，xy平面31的y方向与主轴26成为正交的位置关系，所以在x轴方向多次实施铣削加工，即使铣削工具28的加工路径重复也会如图7所示那样，在工件16上几乎不产生阶梯而能够在工件16上形成良好的平坦面。即，能够使工件16的加工面的平面度成为良好。铣削工具28的加工路径除了直线状以外，即使是圆弧状也是同样的。

在第一机床10a中，根据以下理由使主轴26的相位旋转180°。即，如果设定多个特定刀片32a，则有时由于多个特定刀片32a的安装误差而不能够180°相对。因此，通过将作为测量对象的特定刀片32a设为相同的刀片，能够不受多个特定刀片32a的安装误差的左右，高精度地将xy平面31的y方向与主轴26设为正交的位置关系。另外，在上述的例子中使用了接触式的工具长度测量设备46，但是只要没有干扰，也可以使用非接触式的工具长度测量设备和传感器等。这在后述的各种实施方式中也同样。

<第二机床>

接着，参照图8～图11c说明第二实施方式的机床(以下记为第二机床10b)。

第二机床10b具有与上述第一机床10a大致相同的结构，不同点是使xy平面31的x方向与主轴26正交并且使xy平面31的y方向与主轴26正交。

即，第二机床10b如图8所示，将多个测量值(第一测量值m1～第三测量值)存储在刀尖位置存储部38中，该测量值是在主轴26的分别不同的3个相位将特定刀片32a定位在同一工具长度测量设备46上而得到的。然后，主轴倾斜角计算部40根据存储在刀尖位置存储部38中的多个测量值求出主轴26相对于xy平面31的倾斜角、特别是关于y方向的倾斜角αy与关于x方向的倾斜角αx。

坐标旋转部42以各轴在消除计算出的倾斜角αy以及倾斜角αx的方向驱动xy平面31的方式，在y轴以及x轴驱动时，z轴也同时驱动。这样，xy平面31的y方向以及x方向与主轴26分别正交。

这里，参照图9～图11c说明第二机床10b的处理动作。另外，关于进行与第一机床10a同样处理的步骤，省略其重复说明。

首先，在图9的步骤s101～s105中，如图11a所示，进行与上述第一机床10a的处理(步骤s1～s5)相同的处理，将特定刀片32a的移动量作为第一测量值m1存储在刀尖位置存储部38中。在刀尖位置存储部38中存储三维坐标(x1、y1、z1)时，x1＝0，y1＝0，关于z1，相当于特定刀片32a的z方向的移动量。此时，主轴26的第一相位中的移动量被作为第一测量值m1存储在刀尖位置存储部38中。另外，作为第一相位例如可以是0°，也可以是不同的相位(例如37°等)。

之后，在步骤s106中，使主轴26向上方移动，例如返回机械原点。

在步骤s107中，使主轴26从第一相位旋转到另一相位(第二相位)。作为第二相位，例如列举241°等。

在步骤s108中，如图11b所示，移动工作台20和滑鞍14，使得能够通过工具长度测量设备46测量特定刀片32a，即，使得工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分位于特定刀片32a的下方。

在步骤s109中，使主轴26向下方移动，在工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分定位特定刀片32a。

在步骤s110中，主轴位移测量部44将特定刀片32a的位移即特定刀片32a的移动量作为第二测量值m2存储在刀尖位置存储部38中。此时，刀尖位置存储部38也可以存储三维坐标(x2、y2、z2)。此时，关于x2，相当于xy平面31向x方向的移动位移量，关于y2，相当于xy平面向y方向的移动位移量，关于z2，相当于主轴26的z方向的移动位移量。

在图10的步骤s111中，使主轴26向上方移动，返回机械原点。

在步骤s112中，使主轴26从第二相位旋转到另一相位(第三相位)。作为第三相位，例如列举309°等。

在步骤s113中，如图11c所示，移动工作台20和滑鞍14，使得能够通过工具长度测量设备46测量特定刀片32a，即，使得工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分位于特定刀片32a的下方。

在步骤s114中，使主轴26向下方移动，在工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分定位特定刀片32a。

在步骤s115中，刀尖位置测量部34将特定刀片32a的位移即特定刀片32a的移动量作为第三测量值m3存储在刀尖位置存储部38中。此时，刀尖位置存储部38也可以存储三维坐标(x3、y3、z3)。此时，在将工具长度测量设备46的设置位置作为原点时，关于x3，相当于xy平面31向x方向的移动位移量，关于y3，相当于xy平面31向y方向的移动位移量，关于z3，相当于主轴26的z方向的移动位移量。

在步骤s116中，主轴倾斜角计算部40根据存储在刀尖位置存储部38中的多个测量值来求出主轴26相对于xy平面31的倾斜角。根据所存储的第一测量值m1、第二测量值m2以及第三测量值m3的各个x坐标、y坐标以及z坐标使用三角函数来求出主轴26的与x方向相关的倾斜角αx和与y方向相关的倾斜角αy。

在步骤s117中，坐标旋转部42使xy平面31围绕y轴旋转由主轴倾斜角计算部40计算出的主轴26的倾斜角αx，且围绕x轴旋转主轴26的倾斜角αy。

具体地说，坐标旋转部42以各轴在消除计算出的倾斜角αy以及倾斜角αx的方向上驱动xy平面31的方式，在y轴以及x轴驱动时，z轴也同时驱动。由此，xy平面31的y方向以及x方向分别与主轴26正交。

并且，在步骤s118中，工件平面加工控制部30对在xy平面31通过坐标旋转部42进行了坐标旋转后的工件设置面18上固定的工件16实施平面加工。

此时，xy平面31的y方向与主轴26成为正交的关系，所以即使在x方向进行多次铣削加工，也能够如图7所示那样，在工件16上几乎不产生阶梯而在工件16上形成良好的平坦面。即，能够使工件16的加工面的平面度成为良好。

在该第二机床10b中，使xy平面31的x方向与主轴26正交，并且使xy平面31的y方向与主轴26正交，所以能够比第一机床10a更进一步提高加工精度。特别是根据加工产品的公差顺序，有时即使侧面形状稍稍为梯形，也使加工面的平面度优先，此时成为非常有效的手段。

<第三机床>

接着，参照图12～图15b说明第三实施方式的机床(以下记为第三机床10c)。第三机床的整体结构与图1所示的第一机床10a大概相同。

第三机床10c具有与上述第一机床10a大致相同的结构。但是如图12所示，不同点在于在主轴26上以180°对置地安装两个特定刀片(第一特定刀片32a以及第二特定刀片32b)。

这里，参照图13～图15b说明第三机床10c的处理动作。另外，关于进行与第一机床10a同样的处理的步骤，省略其重复说明。

首先，在图13的步骤s201～s205中，如图14a以及图14b所示，进行与上述第一机床10a的处理(步骤s1～s5)相同的处理，将第一特定刀片32a的移动量作为第一测量值m1(x1、y1、z1)存储在刀尖位置存储部38中。此时，x1＝0，y1＝0，关于z1，相当于第一特定刀片32a的z方向的移动量。

在步骤s206中，使主轴26向上方移动，例如返回机械原点。

在步骤s207中，移动工作台20和滑鞍14，使得这次能够不变更主轴26的相位而通过工具长度测量设备46测量第二特定刀片32b，即如图15a以及图15b所示，使得工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分位于第二特定刀片32b的下方。

之后，在步骤s208中，使主轴26向下方移动，在工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分定位第二特定刀片32b。

在步骤s209中，刀尖位置测量部34将第二特定刀片32b的位移即第二特定刀片32b的移动量作为第二测量值m2(x2、y2、z2)存储在刀尖位置存储部38中。此时，关于x坐标，未进行位移，因此x2＝0。关于y2，相当于xy平面31向y方向的移动位移量，关于z2，相当于主轴26的移动位移量。

在步骤s210中，主轴倾斜角计算部40根据存储在刀尖位置存储部38中的第一测量值m1以及第二测量值m2来求出主轴26相对于xy平面31的倾斜角。与第一机床10a的情况同样，根据所存储的第一测量值m1、第二测量值m2的各个y坐标和z坐标使用三角函数来求出主轴26的与y轴相关的倾斜角αy。

在步骤s211中，坐标旋转部42使xy平面31围绕x轴旋转由主轴倾斜角计算部40计算出的主轴26的倾斜角αy。

并且，在步骤s212中，工件平面加工控制部30对在xy平面31通过坐标旋转部42进行了坐标旋转后的工件设置面18上固定的工件16实施平面加工。

此时，xy平面31的y方向与主轴26成为正交的关系，所以即使在x轴方向进行多次铣削加工，也能够如图7所示那样在工件16上几乎不产生阶梯而在工件16上形成良好的平坦面。即，能够使工件16的加工面的平面度设为良好。

该第三机床10c，若第一特定刀片32a以及第二特定刀片32b为180°对置，并且安装误差是不影响加工精度的水平，则能够优选地实施。根据该第三机床10c，能够通过主轴26的第一相位中的定位以及测量来求出主轴26的倾斜角αy，能够实现使xy平面的y方向与主轴26为正交的处理的工时的削减以及作业时间的缩短。

<第四机床>

接着，参照图16以及图17说明第四实施方式的机床(以下记为第四机床10d)。

第四机床10d具有与上述第三机床10c大致相同的结构，但是在使xy平面31的x方向与主轴26正交并且使xy平面31的y方向与主轴26正交这一点是不同的。

即，第四机床10d如图16所示，将多个测量值(第一测量值m1～第四测量值)存储在刀尖位置存储部38中，该测量值是在主轴26的分别不同的2个相位将第一特定刀片32a以及第二特定刀片32b(参照图12)定位在同一工具长度测量设备46上而得到的。

主轴倾斜角计算部40根据存储在刀尖位置存储部38中的多个测量值，求出主轴26相对于xy平面31的倾斜角、特别是关于y方向的倾斜角αy与关于x方向的倾斜角αx。

坐标旋转部42与第二机床10b同样，以各轴在消除计算出的倾斜角αy以及倾斜角αx的方向驱动xy平面31的方式，在y轴以及x轴驱动时，z轴也同时驱动。由此，xy平面31的y方向以及x方向与主轴26分别正交。

这里，参照图17说明第四机床10d的处理动作。另外，关于进行与第三机床10c同样处理的步骤，省略其重复说明。

首先，在图17的步骤s301～s309中，进行与上述第三机床10c的处理(步骤s201～s209)相同的处理，将第一特定刀片32a的移动量作为第一测量值m1(x1、y1、z1)存储在刀尖位置存储部38中，并且将第二特定刀片32b的移动量作为第二测量值m2(x2、y2、z2)存储在刀尖位置存储部38中。

之后，在图18的步骤s310中，使主轴26向上方移动，例如返回机械原点。

在步骤s311中，使主轴26从第一相位旋转到另一相位(第二相位)。

在步骤s312中，再次移动工作台20和滑鞍14，使得能够通过工具长度测量设备46测量第一特定刀片32a，即，使得工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分位于第一特定刀片32a的下方。

在步骤s313中，使主轴26向下方移动，在工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分定位第一特定刀片32a。

在步骤s314中，刀尖位置测量部34将第一特定刀片32a的位移即第一特定刀片32a的移动量作为第三测量值m3(x3、y3、z3)存储在刀尖位置存储部38中。

在步骤s315中，使主轴26向上方移动，例如返回机械原点。

在步骤s316中，移动工作台20和滑鞍14，使得这次能够将主轴26的相位设为第二相位而通过工具长度测量设备46测量第二特定刀片32b，即，使得工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分位于第二特定刀片32b的下方。

在步骤s317中，使主轴26向下方移动，在工具长度测量设备46的接触传感器面46a的中央部分定位第二特定刀片32b。

在步骤s318中，刀尖位置测量部34将第二特定刀片32b的位移即第二特定刀片32b的移动量作为第四测量值m4(x4、y4、z4)存储在刀尖位置存储部38中。

在步骤s319中，主轴倾斜角计算部40根据存储在刀尖位置存储部38中的第一测量值m1～第四测量值m4来求出主轴26相对于xy平面31的倾斜角αx以及αy。

在步骤s320中，坐标旋转部42以各轴在消除计算出的倾斜角αy以及倾斜角αx的方向驱动xy平面31的方式，在y轴以及x轴驱动时，z轴也同时驱动。由此，xy平面31的y方向以及x方向与主轴26分别正交。

并且，在步骤s321中，工件平面加工控制部30对在xy平面31通过坐标旋转部42进行了坐标旋转后的工件设置面18上固定的工件16实施平面加工。

在该第四机床中，xy平面31的x方向以及y方向与主轴26都成为正交的关系，所以能够在工件16上几乎不产生阶梯而在工件16上形成良好的平坦面。并且，能够比第三机床10c更进一步提高加工精度，根据加工产品的公差顺序，有时即使侧面形状稍稍为梯形，也使平面度优先，此时成为非常有效的手段。

该第四机床10d，若第一特定刀片32a以及第二特定刀片32b为180°对置并且安装误差是不影响加工精度的水平，则能够优选地实施。根据该第四机床10d，能够通过主轴26的第一相位中的定位以及测量和主轴26的第二相位中的定位以及测量求出主轴26的倾斜角αx以及αy，能够实现使xy平面31的x方向与主轴26正交，并且使xy平面31的y方向与主轴26正交的工时的削减以及作业时间的缩短。

<第五机床>

接着，参照图19～图23b说明第五实施方式的机床(以下记为第五机床10e)。

第五机床10e如图19所示，具有与上述第一机床10a大概相同的结构。但是在以下各点不同，代替工具长度测量设备46而具有使用了接触探测器100的测头位置测量部101，代替刀尖位置存储部38而具有作为进行与该刀尖位置存储部38同样的处理动作的触头位置存储部36的测头位置存储部102。

接触探测器100如图20a所示，具有：传感器部104，其安装在主轴26中与工件设置面18对应的部分；以及柄108，其从传感器部104的下部向下方延伸，在中途转折或弯曲，在前端固定作为触头的球状测头106。柄108具有从传感器部104的下部向下方延伸的第一柄部108a、从第一柄部108a的下部向横向延伸的第二柄部108b、从第二柄部108b的前端部向下方延伸的第三柄部108c。在第三柄部108c的前端固定有测头106。

并且，如后述那样，在使主轴26向工件设置面18移动，测头106与工件设置面18接触时，即定位了接触探测器100的测头106时，传感器部104将检测信号sa输出给主轴位移测量部44。

主轴位移测量部44从主轴26开始向下方移动的时间点起测量主轴26的移动量，并根据来自接触探测器100的传感器部104的检测信号sa的输入，将包括测头106的移动量的测量值存储在测头位置存储部102中。

即，测头位置存储部102中存储多个测量值(第一测量值m1以及第二测量值m2)，该测量值是使用接触探测器100实施2次定位测头106的处理而得到的。

这里，参照图21～图23b说明第五机床10e的处理动作。另外，主轴26在初始状态中位于机械原点。

首先，在图21的步骤s401中，如图20a以及图20b所示，决定主轴26的第一相位，使得设置在主轴26的下端的接触探测器100的测头106指向y方向。

在步骤s402中，使主轴26向下方移动，使接触探测器100的测头106与工件设置面18的特定位置(在图20b等中以×表示的位置)接触，定位测头106。

在步骤s403中，主轴位移测量部44将主轴26的位移即测头106的移动量作为第一测量值m1(x1、y1、z1)存储在测头位置存储部102中。关于x坐标以及y坐标没有进行位移，因此x1＝0，y1＝0，关于z1，相当于测头106的z方向的移动量。

在步骤s404中，使主轴26向上方移动，返回机械原点。

在步骤s405中，如图22a以及图22b所示，使主轴26从第一相位旋转180°。

在步骤s406中，再次移动工作台20和滑鞍14，使得测头106能够定位在工件设置面18的上述特定位置上。

在步骤s407中，如图23a以及图23b所示，使主轴26向下方移动，定位接触探测器100的测头106。

在步骤s408中，主轴位移测量部44将主轴26的位移即测头106的移动量作为第二测量值m2(x2、y2、z2)存储在测头位置存储部102中。关于x坐标没有进行位移，因此x2＝0。关于y2，相当于xy平面31的向y方向的移动位移量，关于z2，相当于主轴26的移动位移量。

在步骤s409中，主轴倾斜角计算部40根据存储在测头位置存储部102中的第一测量值m1以及第二测量值m2来求出主轴26相对于xy平面31倾斜角αy。在上述的例子中，x坐标相同，因此根据所存储的第一测量值m1以及第二测量值m2的y轴坐标和z轴坐标使用三角函数来求出主轴26的倾斜角αy。

在步骤s410中，坐标旋转部42使xy平面31围绕x轴旋转由主轴倾斜角计算部40计算出的主轴26的倾斜角αy。具体地说，坐标旋转部42以y轴在消除计算出的倾斜角αy的方向进行驱动的方式，在y轴驱动时z轴也同时驱动。这样，xy平面31的y方向与主轴26正交。

并且，在步骤s411中，工件平面加工控制部30针对被固定在工件设置面18上的工件16沿着通过坐标旋转部42进行了坐标旋转后的xy平面31实施平面加工。

此时，与第一机床10a同样，即使在x方向进行多次铣削加工，也能够在工件16上几乎不产生阶梯而在工件16上形成良好的平坦面。特别在该第五机床10e中，使用了设置在主轴26上的接触探测器100，所以不需要在工作台20侧安装特别的测量设备，能够确保工作台20上表面的设置空间。

在第五机床10e中，使主轴26的相位旋转180°的理由如下。即，如果设定多个测头106，则有时由于多个测头106的安装误差而不能够设为180°对置。因此，将测量对象的测头106设为相同，由此能够不被多个测头106的安装误差所左右而成为高精度地将xy平面31的y方向与主轴26设为正交的关系。

当然，与上述第二机床10b相同，可以根据在主轴26的分别不同的3个相位将测头106定位在特定位置而得到的多个测量值(第一测量值m1～第三测量值m3)来求出针对xy平面31的主轴26的y方向相关的倾斜角αy与x方向相关的倾斜角αx。而且，坐标旋转部42以各轴在消除计算出的倾斜角αy以及倾斜角αx的方向驱动xy平面31的方式，在y轴以及x轴驱动时，z轴也同时驱动，由此能够将xy平面31的y方向以及x方向与主轴26设为分别正交的位置关系。

另外，与在第三机床10c中所使用的第一特定刀片32a以及第二特定刀片32b同样，如图24所示，也可以使用具有以180°对置设置的2个测头(第一测头106a以及第二测头106b)的接触探测器100。

此时，若第一测头106a以及第二测头106b为180°对置并且安装误差是不影响加工精度的水平，则能够优选地实施。而且，能够通过主轴26的第一相位的定位以及测量求出主轴26的倾斜角αy，能够实现使xy平面31的y方向与主轴26为正交的处理的工时的削减以及作业时间的缩短。

<第六机床>

接着，参照图25说明第六实施方式的机床(以下记为第六机床10f)。

在上述第二机床10b、第四机床10d等中，根据主轴26相对于xy平面31的倾斜角，修正(坐标旋转)为使xy平面31与主轴26正交的关系。

然而，当在工作台20的上表面设置工件16时，工作台20的上表面成为工件设置面18。此时，不限于xy平面31与工作台20的工具设置面18为平行的情况，因此会有不能够将工件16的侧面形状加工为长方形状的情况。

因此，在第六机床10f中具有将xy平面31与工具设置面18设为平行的手段。即，不将工件设置面18设定为工作台20的上表面，而新设定与xy平面31平行的工件设置面18。另外，将xy平面31与主轴26设为正交的关系的手段能够采用上述第二机床10b、第四机床10d等。

而且，第六机床10f具有：2轴工作台112，其在工作台20的上表面上通过2个旋转轴(第一旋转轴110a以及第二旋转轴110b)能够自由变更姿势。

2轴工作台112具有面向主轴26支承工件16的支承部114、围绕水平轴旋转驱动支承部114的第二旋转轴110b、围绕垂直轴旋转驱动支承部114和第二旋转轴110b的第一旋转轴110a。此时，支承部114的上表面成为新的工件设置面18。

而且，使用主轴26的y方向相关的倾斜角αy和x方向相关的倾斜角αx来旋转第一旋转轴110a和第二旋转轴110b，使得2轴工作台112与主轴26正交。这样，2轴工作台112的工件设置面18与主轴26为正交的状态。

由此，xy平面31与工件设置面18平行，根据坐标旋转后的xy平面31对工件16进行平面加工时，能够将工件16的加工面的平面度设为良好。而且，能够将工件16的侧面形状加工为长方形状，所以工件16的加工面与工件设置面18也平行，能够提高加工质量。

<第七机床>

接着，参照图26说明第七实施方式的机床(以下记为第七机床10g)。

在该第七机床10g中也具有将xy平面31与工具设置面18设为平行的手段。此时，也不将工件设置面18设定为工作台20的上表面，而新设定与xy平面31平行的工件设置面18。另外，将xy平面31与主轴26设为正交的位置关系的手段能够采用上述第二机床10b、第四机床10d等。

而且，第七机床10g具有：自然夹(naturalclamp)夹具120，其设置在工作台20的上表面，能够进退地保持多个自然杆(naturalrod)(例如第一自然杆122a～第三自然杆122c)；以及基准工具124，其设置在主轴26上，用于多个自然杆的定位。

自然夹夹具120具有基座126以及能够进退地安装在该基座126上的第一自然杆122a～第三自然杆122c。这些第一自然杆122a～第三自然杆122c设置在基座126上的任意位置，通过各前端形成一个平面(工件设置面18)。

自然夹夹具120可以是普通的，能够采用以下的结构。

即，第一自然杆122a～第三自然杆122c由始终向上方施力的弹簧进行支承。随着基准工具124的下降，在各自的突出量分别成为预先设定的突出量的阶段进行定位，由于随着定位的压力上升，通过液压来夹紧第一自然杆122a～第三自然杆122c。

或者，第一自然杆122a～第三自然杆122c在初始状态下位于基座126内。在基准工具124到达与各个突出量对应的高度的阶段，第一自然杆122a～第三自然杆122c通过活塞等向上方移动，在各自的突出量分别成为预先设定的突出量的阶段进行定位，由于随着定位的压力上升，通过液压来夹紧第一自然杆122a～第三自然杆122c。

然后，使用主轴26的y方向相关的倾斜角αy和x方向相关的倾斜角αx来决定第一自然杆122a～第三自然杆122c的突出量并进行定位，使得工件设置面18与主轴26正交。由此，工件设置面18与主轴26为正交的状态。

即，在该第七机床10g中，xy平面31与工件设置面18也平行，根据坐标旋转后的xy平面31对工件16进行平面加工时，能够将工件16的加工面的平面度设为良好。而且，能够将工件16的侧面形状加工为长方形状，所以工件16的加工面与工件设置面18也平行，能够提高加工质量。

另外，本发明的机床以及工件平面加工方法不限于上述实施方式，当然能够不脱离本发明的主旨而采用各种结构。