專利名稱：直線凹槽加工方法和直線凹槽加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進(jìn)行直線凹槽加工的加工裝置，特別涉及為接續(xù)加工長(zhǎng)距離的直線凹槽的加工裝置。
背景技術(shù)：
在成形衍射光柵和液晶顯示裝置的導(dǎo)光板的金屬模具中，需要加工幾百 幾萬條直線凹槽。在加工這么大量的直線凹槽的加工過程中，為了縮短加工的時(shí)間，必須要有具有高速進(jìn)給軸的加工機(jī)器。此外，由于在衍射光柵和導(dǎo)光板的金屬模具中，即便是非常微小的加工誤差也不容許，因而在高速驅(qū)動(dòng)時(shí)，也必須是不產(chǎn)生振動(dòng)的，平滑的直線移動(dòng)。作為地實(shí)現(xiàn)這種高速度和高精度加工的進(jìn)給機(jī)構(gòu)，公知的機(jī)構(gòu)是把空氣軸承與線性電動(dòng)機(jī)組合而成的結(jié)構(gòu)。在日本專利文獻(xiàn)特開2007-130712號(hào)公報(bào)中公開了一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，它具有在導(dǎo)向部件與滑動(dòng)部件之間構(gòu)成的軸承，并在導(dǎo)向部件與滑動(dòng)部件之間產(chǎn)生推力的機(jī)構(gòu)， 在滑動(dòng)部件的直線移動(dòng)軸行程的兩端，將反向用的永久磁鐵配置在滑動(dòng)部件和導(dǎo)向部件之間，從而滑動(dòng)部件和導(dǎo)向部件之間產(chǎn)生軸向的斥力。該專利文獻(xiàn)公開了一種往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的技術(shù)，其借助于這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)滑動(dòng)部件的移動(dòng)方向反過來時(shí)，就能減小直線驅(qū)動(dòng)裝置所需要的力。此外，國(guó)際公開號(hào)為W097/04940的專利文獻(xiàn)中公開了以下技術(shù)在制造棱鏡的金屬模具那樣的精密部件的情況下，要制造多個(gè)同樣的加工件，借助于把這些加工件并排地布置，將它們作為大型的加工件來處理。在制造像液晶顯示裝置的導(dǎo)光板那樣的，具有更大面積的導(dǎo)光板時(shí)，就必須準(zhǔn)備具有更大面積的金屬模具。可是，在使用機(jī)床對(duì)工件加工直線凹槽的情況下，卻基本上無法對(duì)超過安裝工具或者工件的直線軸的直線進(jìn)給行程量的長(zhǎng)度的直線凹槽進(jìn)行切削加工。雖然如上述國(guó)際公開號(hào)為W097/04940的專利文獻(xiàn)中所示的那樣，在制造諸如棱鏡的金屬模具那樣的精密部件的情況下，是通過制造多個(gè)同樣的加工件，并把這些加工件并排地布置，就能夠?qū)⑺鼈冏鳛榇笮偷募庸ぜ硖幚恚诩庸の⒚准?jí)的微細(xì)間距凹槽的情況下，要讓凹槽的間距一點(diǎn)也不錯(cuò)開地把這些加工件接續(xù)在一起非常困難。此外，畢竟當(dāng)加工件是微細(xì)凹槽的加工件時(shí)，大多在精度上不能容許在把分開來的工件并排時(shí)所產(chǎn)生的，本身所存在的很小的接續(xù)點(diǎn)的情況。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的就是提供一種用于對(duì)長(zhǎng)距離的直線凹槽進(jìn)行接續(xù)加工的加工方法和加工裝置，它不必把工件分割開來，也不必將其從加工機(jī)器上拆卸下來。為達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明的加工方法，是一種借助于安裝在沿著直線導(dǎo)軌作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑塊上的工具，對(duì)固定于工作臺(tái)上的工件加工若干條長(zhǎng)的直線凹槽的直線凹槽加工方法，再有，該加工方法包含以下步驟在上述滑塊向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，讓上述工具切入上述工件中加工出直線凹槽的第一步驟；在上述滑塊返回運(yùn)動(dòng)時(shí)，讓上述工具返回運(yùn)動(dòng)而從上述工件中退出的第二步驟；在上述工具從上述工件中退出一直到上述滑塊移動(dòng)到下一次向前運(yùn)動(dòng)的步驟之間，使上述工作臺(tái)或上述直線導(dǎo)軌向與上述直線凹槽的延伸方向垂直相交的方向移動(dòng)的第三步驟；在反復(fù)進(jìn)行上述第一到第三步驟，完成了上述直線凹槽加工之后， 讓上述工作臺(tái)向上述直線凹槽方向移動(dòng)預(yù)定距離的第四步驟；為了與上述第四步驟之前加工出來的上述直線凹槽相互接續(xù)而反復(fù)進(jìn)行上述第一到第三步驟加工出直線凹槽的第五步驟。在上述第五步驟中，還可以包含讓上述工作臺(tái)移動(dòng)，從而修正上述直線凹槽在間距方向上的接續(xù)點(diǎn)誤差。在上述第一步驟中，也可以使上述工具的刀尖的動(dòng)作軌跡為曲線形狀。再有，為達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明的直線凹槽加工裝置，它具有由安裝了工具的滑塊和為該滑塊導(dǎo)向的直線導(dǎo)軌所構(gòu)成的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，沿著直線導(dǎo)軌使該滑塊作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，借助于上述工具對(duì)固定于工作臺(tái)上的工件加工出直線凹槽，再有，該加工裝置還具有 驅(qū)動(dòng)上述工具向與上述滑塊的作往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向垂直相交的方向切入的驅(qū)動(dòng)工具切入的部件；使上述工作臺(tái)向第一方向移動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)部件；使上述工作臺(tái)向與上述第一方向垂直相交的第二方向移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)部件；使上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置向與第一方向和第二方向垂直相交的方向移動(dòng)的第三驅(qū)動(dòng)部件；對(duì)上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置和上述工作臺(tái)進(jìn)行定位，從而使上述滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向與上述第一方向處于相同的方向，通過把上述滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與上述工作臺(tái)向上述第一方向的移動(dòng)組合起來，從而對(duì)上述工件加工出比上述工具或上述工作臺(tái)的行程更長(zhǎng)的直線凹槽。通過讓上述工作臺(tái)向上述第二方向移動(dòng)，也可以修正由于上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置相對(duì)于上述第一方向的安裝誤差所產(chǎn)生的上述直線凹槽在間距方向的接續(xù)點(diǎn)誤差。也可以在對(duì)上述工件加工凹槽時(shí)，使上述工具的刀尖的動(dòng)作軌跡為曲線形狀。上述滑塊可以做成用空氣軸承支承在上述直線導(dǎo)軌上的線性電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。由于本發(fā)明具有以上的結(jié)構(gòu)，因而能提供不必把工件分割開來，也不必將其從加工機(jī)器上拆卸下來，就能接續(xù)加工出比安裝工件的工作臺(tái)行程和往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的行程更長(zhǎng)的直線凹槽的加工裝置。


圖IA是按照本發(fā)明的加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖(正視圖)，圖IB是其側(cè)視圖。圖2是控制加工裝置的控制裝置的概略框圖。圖3是說明構(gòu)成圖IA中所示的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的滑塊與直線導(dǎo)軌的概略結(jié)構(gòu)的說明圖。圖4A和圖4B是表示圖IA中所示的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的工具進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的圖。圖5是說明圖IA中所示的直線凹槽加工裝置的軸的結(jié)構(gòu)的圖。圖6是使用安裝在滑塊上的工具對(duì)工件進(jìn)行加工的說明圖。圖7A和圖7B是說明工件的長(zhǎng)度和工作臺(tái)的X軸方向的行程量，與滑塊的行程量 (安裝在滑塊上的工具的行程量)的關(guān)系的圖。圖8A和圖8B是對(duì)X軸與滑塊的行程的組合進(jìn)行說明的圖。
圖9A和圖9B是用工具對(duì)工件進(jìn)行切入的動(dòng)作的說明圖。圖10A、圖IOB和圖IOC是說明在直線加工凹槽與直線加工凹槽之間的接續(xù)點(diǎn)不產(chǎn)生毛刺的工具進(jìn)刀動(dòng)作的圖。圖IlA和圖IlB是說明工件與滑塊的位置關(guān)系的圖。圖12是說明在直線凹槽接續(xù)加工過程中的接續(xù)點(diǎn)位置與加工裝置的軸方向及凹槽間距方向的關(guān)系的圖。圖13是放大表示圖12中所示的凹槽的接續(xù)點(diǎn)的圖。圖14A、圖14B和圖14C是說明對(duì)凹槽深度方向上的接續(xù)點(diǎn)的誤差進(jìn)行修正的圖。
具體實(shí)施例方式圖IA和圖IB是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的加工裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。直線凹槽加工裝置20具有床身21;從該床身21垂直豎立起來的立柱 (column) 22 ；設(shè)置在該立柱22上部并能上下活動(dòng)的床頭23 ；安裝在該床頭上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M ；通過支承在上述床身21上，可沿正交的兩個(gè)方向(X軸方向、Y軸方向)移動(dòng)的夾具等把工件W固定在板面上的工作臺(tái)4;以及分別向上下方向(Z軸方向)和水平方向(X-Y 軸兩個(gè)方向)驅(qū)動(dòng)床頭23的多個(gè)進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(省略了圖示)。借助于這種結(jié)構(gòu)，滑塊1便能借助于直線導(dǎo)軌2在X軸方向上反復(fù)地進(jìn)行單純的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此外，工作臺(tái)4通過兩組進(jìn)給機(jī)構(gòu)，能在水平面內(nèi)沿著互相垂直相交的X-Y軸兩個(gè)方向進(jìn)行移動(dòng)。此外，直線凹槽加工裝置20除了控制X軸、Y軸和Z軸各條進(jìn)給軸之外，還通過控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M的控制裝置30來進(jìn)行控。如圖2所示，控制裝置30具有中央處理器 (CPU)、R0M、RAM，以及帶顯示裝置的手動(dòng)輸入裝置(顯示裝置/MDI單元)等，根據(jù)加工程序來控制直線凹槽加工裝置20，在工件W上加工出直線凹槽來。往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M具有滑塊1 和直線導(dǎo)軌2，工具3則安裝在滑塊1上。下面，用圖3說明滑塊1和直線導(dǎo)軌2的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)?；瑝K1以軸支承在直線導(dǎo)軌2上，能沿著這根直線導(dǎo)軌2的軸向移動(dòng)。這種軸承使用了空氣軸承的結(jié)構(gòu)。此外，在滑塊1的產(chǎn)生推力的裝置中，使用了線性電動(dòng)機(jī)。在滑塊 1中設(shè)置了線圈27，在直線導(dǎo)軌2上設(shè)置了鐵心四和驅(qū)動(dòng)用的永久磁鐵觀。這些線圈27、 鐵心四和驅(qū)動(dòng)用的永久磁鐵觀構(gòu)成了線性電動(dòng)機(jī)。線圈27以在滑塊1的中心部分與直線導(dǎo)軌2的表面相對(duì)的方式配置在滑塊1上。此外，滑塊1在與相對(duì)于直線導(dǎo)軌2進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程的兩端部相對(duì)應(yīng)的直線導(dǎo)軌2的位置上設(shè)置驅(qū)動(dòng)用的永久磁鐵觀，在這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)用的永久磁鐵觀、觀之間設(shè)有鐵心四。如圖4A及圖4B所示，在滑塊1上固定著板簧 25，在該板簧25上則安裝了對(duì)工件W進(jìn)行凹槽加工的工具3。讓電流流過安裝在滑塊1上的線圈27，便驅(qū)動(dòng)了線性電動(dòng)機(jī)而使滑塊1向直線導(dǎo)軌2的一個(gè)方向移動(dòng)。然后，當(dāng)滑塊1往復(fù)運(yùn)動(dòng)到行程終點(diǎn)時(shí)，流經(jīng)線圈27的電流方向便改變，從而使滑塊1的移動(dòng)方向反轉(zhuǎn)。由于做成在滑塊1的行程端部設(shè)置了構(gòu)成線性電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)用的永久磁鐵觀的結(jié)構(gòu)，所以不會(huì)發(fā)生推力的波動(dòng)和齒槽效應(yīng)現(xiàn)象，直線運(yùn)動(dòng)的精度很高，能進(jìn)行高精度的直線凹槽加工。圖4A和圖4B是表示本發(fā)明的加工機(jī)器所具有的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M的工具進(jìn)刀機(jī)構(gòu)的圖。如上所述，板簧25固定在滑塊1上，在該板簧25上安裝了對(duì)工件W進(jìn)行凹槽加工的工具3。而且，為使板簧25伸縮而在板簧25與滑塊1之間安裝了壓電元件沈。當(dāng)對(duì)該壓電元件沈施加電壓時(shí)，壓電元件沈便從圖4A的狀態(tài)與其電壓大小相應(yīng)地如圖4B所示地伸長(zhǎng)，推壓板簧25而使工具3向切入的方向(Z軸方向)移動(dòng)，對(duì)工件W 進(jìn)行進(jìn)給，從而借助于滑塊1的移動(dòng)對(duì)工件W進(jìn)行加工。由于該壓電元件沈能借助于控制裝置(圖中未表示)驅(qū)動(dòng)它進(jìn)行伸縮，從而通過板簧25讓工具3產(chǎn)生進(jìn)退動(dòng)作，并改變對(duì)工件W進(jìn)行凹槽加工的進(jìn)刀量。即，壓電元件沈構(gòu)成了調(diào)整工具3的進(jìn)刀量的機(jī)構(gòu)。工具3安裝在板簧25上，由于不是直接安裝在壓電元件沈上，所以施加在工具3 上的力不會(huì)直接傳遞到壓電元件26上。因此，借助于板簧25，保護(hù)了相對(duì)伸縮方向?qū)τ诔藟嚎s方向之外的外力很脆弱的壓電元件26。如上所述，通過改變流經(jīng)設(shè)置在滑塊1上的線圈27中的電流的方向，就能使滑塊1 作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。而且，在該滑塊1的往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中，借助于驅(qū)動(dòng)控制壓電元件沈的控制裝置，在滑塊1向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過讓規(guī)定的電流流入壓電元件26中而使其伸長(zhǎng)，從而對(duì)工具3 給以規(guī)定的進(jìn)刀量，對(duì)工件W進(jìn)行單程切削加工。而且，在返回運(yùn)動(dòng)時(shí)，便使壓電元件沈縮短，使工具3退回并避讓到與工件W不干涉的位置上。工具3對(duì)工件W的進(jìn)刀量，可通過控制對(duì)壓電元件沈施加的電壓的大小來進(jìn)行調(diào)整。因此，通過控制施加在壓電元件沈上的電壓，便能如圖10中所示，進(jìn)行具有規(guī)定曲率的吃刀深度的凹槽加工。下面，對(duì)本發(fā)明的利用以上所說明的直線凹槽加工裝置20，就能在工件W上加工出長(zhǎng)度比工作臺(tái)4在X軸方向上的行程和安裝在往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M的滑塊1上的工具3的行程都要長(zhǎng)的直線凹槽的方法進(jìn)行說明。首先，利用圖5說明直線凹槽加工裝置20的軸的結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D1)。如圖5所示， 直線凹槽加工裝置20具有能讓工作臺(tái)4沿著X軸和Y軸這兩個(gè)方向移動(dòng)，并讓滑塊1沿著 Z軸方向移動(dòng)的裝置。圖5中，工件W以其長(zhǎng)度方向與工作臺(tái)4的X軸方向平行的方式安裝在工作臺(tái)4上。此外，往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M的直線導(dǎo)軌2也布置成讓它的軸線長(zhǎng)度方向與工作臺(tái)4的X軸平行。另外，工作臺(tái)4做成能夠旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，在滑塊1的驅(qū)動(dòng)方向不與X軸方向平行時(shí)，就可以驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)4轉(zhuǎn)動(dòng)，以使工作臺(tái)4與滑塊1互相平行。由于滑塊1能沿著直線導(dǎo)軌2的軸線長(zhǎng)度方向移動(dòng)，所以工作臺(tái)4的X軸方向與往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M的滑塊1的移動(dòng)方向相同。Y軸與X軸垂直相交。此外，Z軸與X軸和Y 軸垂直相交。另外，Y軸方向的移動(dòng)，也可以做成用讓往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M沿著Y軸方向移動(dòng)來代替工作臺(tái)4的移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。此外，圖5的工作臺(tái)4描繪成圓形的部件，但工作臺(tái)4并不限定是圓形的部件。接著，說明對(duì)安裝在工作臺(tái)4上的工件W進(jìn)行直線凹槽的加工過程。圖6是說明利用安裝在滑塊上的工具對(duì)工件進(jìn)行加工的圖。如圖6所示，工件W的右端用R來表示，左端用L來表示。支承在直線導(dǎo)軌2上的滑塊1沿著直線導(dǎo)軌2作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。與滑塊1沿著直線導(dǎo)軌2作往復(fù)運(yùn)動(dòng)同步，工具3沿著圖中所示的動(dòng)作軌跡運(yùn)動(dòng)trl — tr2 — tr3 — tr4。 關(guān)于工具3的動(dòng)作，與以上用圖3和圖4所說明的相同。在動(dòng)作軌跡tr3 (向前運(yùn)動(dòng))中的工具3能對(duì)工件W進(jìn)行直線凹槽加工。在工件 W上行程的直線凹槽的延伸方向與滑塊1的驅(qū)動(dòng)方向相同。而且，如圖5中所說明的那樣， 由于工作臺(tái)4的X軸方向與往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M的滑塊1的移動(dòng)方向相同，所以在工件W上加工出來的直線凹槽的延伸方向就與X軸平行?？墒牵鐓⒄?qǐng)D6就能明白，由于滑塊1能夠移動(dòng)的行程要比工件W的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度短，結(jié)果，僅僅依靠滑塊1的往復(fù)運(yùn)動(dòng)就無法對(duì)工件W進(jìn)行從右端R —直到左端L的連續(xù)的直線凹槽加工。更正確地說，是因?yàn)楣ぞ?的動(dòng)作軌跡tr3的行程達(dá)不到工件W的長(zhǎng)度(從工件W的右端R到左端L的距離)。因此，下面說明本發(fā)明通過利用裝載著工件W的工作臺(tái)的移動(dòng)來在工件W上形成很長(zhǎng)的直線凹槽的情況。首先，利用圖7A和圖7B，說明工件W的長(zhǎng)度6和工作臺(tái)4的在X 軸方向的行程量7，以及滑塊1的行程量5(安裝在滑塊1上的工具3的行程量)之間的關(guān)系。圖7A表示出工作臺(tái)4在X軸方向的行程量7比工件W的長(zhǎng)度6短。此外，圖7B表示， 由于滑塊1的行程量5也比工件W的長(zhǎng)度6短，所以不可能在一次行程中把工件W長(zhǎng)度6 上的凹槽加工出來。標(biāo)號(hào)8表示安裝在滑塊1上的工具3的行程量。圖8A和圖8B是說明X軸與滑塊行程組合的圖。如圖8A和圖8B所示，凹槽切削本身是由驅(qū)動(dòng)滑塊1作往復(fù)運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行的，通過讓工作臺(tái)4向X軸方向移動(dòng)，工件W與直線導(dǎo)軌2的在X軸方向上的相對(duì)位置便錯(cuò)開了。通過把工作臺(tái)4沿X軸方向的移動(dòng)與滑塊1 的往復(fù)驅(qū)動(dòng)組合起來，就能在實(shí)質(zhì)上加長(zhǎng)安裝在滑塊1上的工具3的行程。在圖8A中表示出讓工作臺(tái)4向著-X軸方向移動(dòng)，從而能對(duì)工件W的右側(cè)部分進(jìn)行加工，另一方面，在圖8B中表示出讓工作臺(tái)4向著+X軸方向移動(dòng)，從而能對(duì)工件W的左側(cè)部分進(jìn)行加工。利用這種加工方式，就能對(duì)僅僅用工作臺(tái)4的行程與滑塊1的行程各自的行程不能進(jìn)行加工的長(zhǎng)度的工件W實(shí)施直線凹槽的接續(xù)加工。下面，利用圖9A和圖9B，說明工具對(duì)工件的進(jìn)刀動(dòng)作。如在圖6中已經(jīng)說明的那樣，圖9A說明了滑塊1沿著直線導(dǎo)軌2的往復(fù)驅(qū)動(dòng)。通過把驅(qū)動(dòng)工具3沿著進(jìn)出方向9作往復(fù)運(yùn)動(dòng)與滑塊1的往復(fù)驅(qū)動(dòng)組合在一起，工具3便沿著圖中所示的動(dòng)作軌跡 trl — tr2 — tr3 — tr4的進(jìn)行軌跡運(yùn)動(dòng)。此外，如圖9B所示，讓滑塊1和直線導(dǎo)軌2向-Z軸方向移動(dòng)，以使工具3處于能對(duì)工件W進(jìn)行切削的位置。這樣一來，工具3就能在動(dòng)作軌跡tr3中對(duì)工件W進(jìn)行直線凹槽加工。另外，要進(jìn)行補(bǔ)充說明的是，在圖8A和圖8B中，在讓工作臺(tái)4向-X軸方向移動(dòng)的過程中，要在滑塊1繼續(xù)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下讓往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M向Z軸方向移動(dòng)，接著， 讓工作臺(tái)4向-X軸方向移動(dòng)。通過這樣的工作過程，在讓工作臺(tái)4移動(dòng)時(shí)，工具3不會(huì)在工件上加工出不需要的凹槽來。為了使用安裝在沿著直線導(dǎo)軌2作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑塊1上的工具3對(duì)固定于工作臺(tái) 4上的工件W加工出若干條長(zhǎng)的直線凹槽，按如下方法進(jìn)行。在滑塊1向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，讓工具3切入工件W中，對(duì)工件W加工直線凹槽。然后，當(dāng)滑塊1返回運(yùn)動(dòng)時(shí)，則使工具3返回運(yùn)動(dòng)而從工件W中退出。在工具3從工件W中退出一直到滑塊1移動(dòng)到下一個(gè)向前運(yùn)動(dòng)的步驟之間，讓工作臺(tái)4或具有直線導(dǎo)軌2的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M向與直線凹槽的延伸方向垂直相交的方向(第二方向)移動(dòng)。然后，如上所述，在滑塊1向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，讓工具3切入工件W中，對(duì)工件W加工直線凹槽。然后，當(dāng)滑塊1返回運(yùn)動(dòng)時(shí)，則使工具3返回運(yùn)動(dòng)而從工件W中退出。在工具3從工件W中退出一直到滑塊1移動(dòng)到下一個(gè)向前運(yùn)動(dòng)的步驟之間，讓工作臺(tái)4或具有直線導(dǎo)軌2的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置M向與直線凹槽的延伸方向垂直相交的方向移動(dòng)。通過反復(fù)進(jìn)行以上動(dòng)作，就能加工出多條直線凹槽。然后，當(dāng)完成了所需要條數(shù)的直線凹槽的加工時(shí)，便讓工作臺(tái)4向直線凹槽的延伸方向(第一方向)移動(dòng)規(guī)定的距離。在移動(dòng)了規(guī)定距離之后，如上所述那樣，通過讓工作臺(tái)4向與直線凹槽的延伸方向垂直相交的方向移動(dòng)，就能加工出多條直線凹槽。通過把讓工作臺(tái)4向第一方向移動(dòng)之前所加工出來的若干條直線凹槽，與讓工作臺(tái)4向第一方向移動(dòng)后所加工出來的若干條直線凹槽相互接續(xù)，就能對(duì)工件W加工出若干條很長(zhǎng)的直線凹槽。這里，如圖9B所示，在讓工具3對(duì)凹槽的深度方向呈直線狀切入時(shí)(參見虛線的圓10R)，或者讓工具3退出來時(shí)(參見虛線的圓10L)，則讓工具3迅速地上下。此時(shí)，在作為工件W的直線凹槽的接續(xù)點(diǎn)的部分上有大的毛刺產(chǎn)生。當(dāng)在工件W上產(chǎn)生這種毛刺時(shí)， 這種毛刺就會(huì)對(duì)直線凹槽的接續(xù)點(diǎn)的外觀和工件W的精度產(chǎn)生惡劣的影響。因此，就要像圖IOA所示的那樣，讓工具3對(duì)工件W呈曲線形地切入。圖IOA表示用工具3對(duì)工件W進(jìn)行直線凹槽加工的狀態(tài)。在虛線的圓IOR內(nèi)，通過將工具的動(dòng)作軌跡 tr2和tr3連接成曲線狀，就能使工具3以曲線狀對(duì)工件W進(jìn)行切入。此外，在虛線的圓IOL 內(nèi)，通過將工具的動(dòng)作軌跡tr 3和tr 4連接成曲線狀，就能使工具3以曲線狀從工件W中退出。工具3的這樣的驅(qū)動(dòng)能通過控制對(duì)壓電元件沈施加的電壓來實(shí)現(xiàn)。在讓工具3對(duì)工件W以曲線狀切入，進(jìn)行直線凹槽的接續(xù)加工時(shí)，必須讓接續(xù)點(diǎn)處不產(chǎn)生凹凸。圖IOB表示的例子是，為了不在這些直線凹槽的接續(xù)點(diǎn)產(chǎn)生凹凸，在直線凹槽的接續(xù)點(diǎn)(IlRUlL)重復(fù)地進(jìn)行了凹槽加工。圖IOC表示的例子是，把直線凹槽的曲線形狀的曲率半徑增大而使直線凹槽深度方向的接續(xù)點(diǎn)的誤差(突起部分)減小。如圖IOC所示，在把工具3對(duì)工件W以曲線狀切入的場(chǎng)合，與圖9B所示把工具3 對(duì)工件W以直線狀切入的情況比較，能夠減少直線凹槽的接續(xù)點(diǎn)所產(chǎn)生的毛刺。由此，能夠提高直線凹槽的外觀和工件W的精度。在把直線凹槽相互接續(xù)而加工一條直線凹槽的場(chǎng)合，相互接續(xù)的直線凹槽的延伸方向必須整齊劃一。圖IlA是從上方看到的工件W與滑塊1的位置關(guān)系的圖。安裝在滑塊 1上的工具3沿著直線導(dǎo)軌2切削出直線凹槽。如圖IlA所示，當(dāng)工作臺(tái)4的X軸的進(jìn)給方向與直線導(dǎo)軌2的安裝角度不平行時(shí)，便會(huì)在直線凹槽的間距方向16上產(chǎn)生誤差12。在這種情況下，通過使工作臺(tái)4在與X軸垂直相交的Y軸方向移動(dòng)，就能把直線凹槽相互接續(xù)。下面，用圖IlB來說明相互接續(xù)的一個(gè)例子，當(dāng)工作臺(tái)4的X軸的進(jìn)給方向與直線導(dǎo)軌2的安裝角度存在圖IlA所示的關(guān)系的情況下，第一部分直線凹槽13與第二部分直線凹槽14相互接續(xù)。首先，在加工了第一部分直線凹槽13之后，讓工作臺(tái)4向-X軸方向移動(dòng)。然后， 當(dāng)在該狀態(tài)下接著進(jìn)行第二部分直線凹槽14的加工時(shí)，便加工出如虛線所示的這部分直線凹槽14'，產(chǎn)生了在間距方向的接續(xù)點(diǎn)誤差12。因此，要使工作臺(tái)4向-Y軸方向僅移動(dòng)一個(gè)消除間距方向的接續(xù)點(diǎn)誤差12的距離(箭頭15)。在讓工作臺(tái)4向該-Y方向移動(dòng)之后，再進(jìn)行第二部分直線凹槽14的加工。 這樣一來，便如圖IlB所示，第一部分直線凹槽13與第二部分直線凹槽14便在間距方向不產(chǎn)生接續(xù)點(diǎn)誤差12地連接起來。另外，由于間距方向的接續(xù)點(diǎn)誤差12很小，因而只要將消除間距方向的接續(xù)點(diǎn)誤差12的距離(箭頭15)作為誤差的絕對(duì)值進(jìn)行處理即可。下面，用圖12和圖13來說明直線凹槽的間距方向16的修正方法。圖12是說明在對(duì)凹槽進(jìn)行接續(xù)加工時(shí)的接續(xù)點(diǎn)位置與加工裝置的軸方向以及凹槽間距方向的關(guān)系的圖。 在工件W上形成了在Y軸方向呈V字形的連續(xù)的凹槽17。如使用圖IlA和圖IlB所說明的那樣，由于直線導(dǎo)軌2安裝角度的誤差，在凹槽的接續(xù)點(diǎn)18產(chǎn)生了凹槽間距方向16的錯(cuò)位。圖13是放大表示圖12所示的凹槽的接續(xù)點(diǎn)18的圖。當(dāng)使用顯微鏡和電子顯微鏡之類的測(cè)量?jī)x器時(shí)，圖12的凹槽的接續(xù)點(diǎn)18如圖13所示的那樣，能夠根據(jù)應(yīng)接續(xù)的凹槽彼此的頂點(diǎn)的錯(cuò)移量來確認(rèn)凹槽間距方向的誤差量。把確認(rèn)所得到的誤差量?jī)?chǔ)存在直線凹槽加工裝置20的控制裝置30的RAM等的存儲(chǔ)器里(參見圖2)。在以后相同階段的加工中同樣地對(duì)凹槽進(jìn)行接續(xù)加工的過程中，在讓裝載了工件 W的工作臺(tái)向X軸方向移動(dòng)而加工凹槽的接續(xù)點(diǎn)時(shí)，為了消除上述誤差量而讓該工作臺(tái)向 Y軸方向移動(dòng)到使其抵消的位置。之后，通過開始凹槽的加工，就能修正誤差。由于誤差量很微小，所以只要讓工作臺(tái)向Y軸方向(或者-Y軸方向)移動(dòng)一個(gè)誤差量的絕對(duì)值的量即可。接著，用圖14A-圖14C，對(duì)修正凹槽深度方向的接續(xù)點(diǎn)的誤差進(jìn)行說明。圖14A 表示在工具的切入軌跡(動(dòng)作軌跡)上曲率半徑小的情況，圖14B表示在工具的切入軌跡 (動(dòng)作軌跡)上曲率半徑大的情況。當(dāng)以圖14A中的凹槽深度方向的接續(xù)點(diǎn)誤差為depl， 而以圖14B中的凹槽深度方向的接續(xù)點(diǎn)誤差為d印2時(shí)，則cbpl > d印2。這樣由工具3對(duì)工件W作切入動(dòng)作的曲線的曲率半徑越大，就越能減小工具3在加工凹槽的行程中的凹槽深度方向的接續(xù)點(diǎn)誤差(突起部分)。通過使用曲率半徑更大的工具來進(jìn)行切入動(dòng)作，能進(jìn)一步修正深度方向的接續(xù)點(diǎn)誤差。此外，圖14C表示用比滑塊1的行程更短的距離來分割直線凹槽進(jìn)行加工的情況。 這樣，通過以短的距離分割凹槽并進(jìn)行加工而能減小凹槽深度方向的接續(xù)點(diǎn)的誤差cbp 3。 分割凹槽的次數(shù)越多就越能修正深度方向的誤差。
權(quán)利要求
1.一種借助于安裝在沿著直線導(dǎo)軌作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑塊上的工具，對(duì)固定于工作臺(tái)上的工件加工若干條長(zhǎng)的直線凹槽的直線凹槽加工方法，其特征在于，其包含以下步驟在上述滑塊向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，讓上述工具切入上述工件中加工出直線凹槽的第一步驟；在上述滑塊返回運(yùn)動(dòng)時(shí)，讓上述工具返回運(yùn)動(dòng)而從上述工件中退出的第二步驟；在上述工具從上述工件中退出一直到上述滑塊移動(dòng)到下一次向前運(yùn)動(dòng)的步驟之間，使上述工作臺(tái)或上述直線導(dǎo)軌向與上述直線凹槽的延伸方向垂直相交的方向移動(dòng)的第三步驟；在反復(fù)進(jìn)行上述第一到第三步驟，完成了上述直線凹槽加工之后，讓上述工作臺(tái)向上述直線凹槽方向移動(dòng)預(yù)定距離的第四步驟；為了與上述第四步驟之前加工出來的上述直線凹槽相互接續(xù)而反復(fù)進(jìn)行上述第一到第三步驟加工出直線凹槽的第五步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的加工若干條長(zhǎng)的直線凹槽的直線凹槽加工方法，其特征在于， 在上述第五步驟中，包含讓上述工作臺(tái)移動(dòng)，以修正上述直線凹槽在間距方向的接續(xù)點(diǎn)誤差。
3.如權(quán)利要求1或2所述的加工若干條長(zhǎng)的直線凹槽的直線凹槽加工方法，其特征在于，在上述第一步驟中，上述工具的刀尖的動(dòng)作軌跡為曲線形狀。
4.一種直線凹槽加工裝置，它具有由安裝了工具的滑塊和為該滑塊導(dǎo)向的直線導(dǎo)軌所構(gòu)成的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置，沿著直線導(dǎo)軌使該滑塊作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，借助于上述工具對(duì)固定于工作臺(tái)上的工件加工出直線凹槽，其特征在于，該加工裝置具有；驅(qū)動(dòng)上述工具向與上述滑塊的作往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向垂直相交的方向切入的驅(qū)動(dòng)工具切入的部件；使上述工作臺(tái)向第一方向移動(dòng)的第一驅(qū)動(dòng)部件；使上述工作臺(tái)向與上述第一方向垂直相交的第二方向移動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)部件；使上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置向與上述第一方向和第二方向垂直相交的方向移動(dòng)的第三驅(qū)動(dòng)部件；對(duì)上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置和上述工作臺(tái)進(jìn)行定位，從而使上述滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向與上述第一方向處于相同的方向，通過把上述滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與上述工作臺(tái)向上述第一方向的移動(dòng)組合起來，從而對(duì)上述工件加工出比上述工具或上述工作臺(tái)的行程更長(zhǎng)的直線凹槽。
5.如權(quán)利要求4所述的直線凹槽加工裝置，其特征在于，通過讓上述工作臺(tái)向上述第二方向移動(dòng)，從而修正由于上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置相對(duì)于上述第一方向的安裝誤差所產(chǎn)生的上述直線凹槽在間距方向的接續(xù)點(diǎn)誤差。
6.如權(quán)利要求4所述的直線凹槽加工裝置，其特征在于，在對(duì)上述工件加工凹槽時(shí)，使上述工具的刀尖的動(dòng)作軌跡為曲線形狀。
7.如權(quán)利要求4 6中任何一項(xiàng)所述的直線凹槽加工裝置，其特征在于，上述滑塊做成用空氣軸承支承在上述直線導(dǎo)軌上的線性電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及直線凹槽加工方法和直線凹槽加工裝置。在具有由安裝了工具的滑塊和為該滑塊導(dǎo)向的直線導(dǎo)軌所構(gòu)成的往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置的直線凹槽加工裝置中，對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)裝置和工作臺(tái)進(jìn)行定位，從而使該滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向與X軸方向處于相同的方向，通過把滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與工作臺(tái)的X方向的移動(dòng)組合起來，從而對(duì)工件加工出比工具或工作臺(tái)的行程更長(zhǎng)的直線凹槽。
文檔編號(hào)B23D7/08GK102205440SQ20101015843
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者山本明, 松浦修, 羽村雅之, 蛯原建三 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社