專利名稱：機(jī)床以及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沿徑向?qū)ぜ闹苊孢M(jìn)行加工的機(jī)床及其加工方法。
背景技術(shù)：
之前，作為沿徑向在筒狀工件的外周面進(jìn)刀的機(jī)床，有日本特開平7-214466號公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)所記載的磨床。在加工時(shí)，該磨床使砂輪座以恒定的進(jìn)給速度前進(jìn)。專利文獻(xiàn)1 日本特開平7-214466號公報(bào)然而，通常情況下，在每次粗加工、精加工等中，從加工精度以及加工燒傷(磨削燒傷)等方面考慮，設(shè)定有適當(dāng)?shù)墓ぞ叩倪M(jìn)給速度。但是，在工具從未接觸到工件的狀態(tài) (空加工)轉(zhuǎn)移到實(shí)際加工時(shí)、即加工開始時(shí)，由于工具對工件按壓的力突然地發(fā)生作用， 因此工件在徑向上撓曲。即，工件一邊在徑向上撓曲一邊被工具加工。因此可知，在該狀態(tài)下，工具與工件的相對的進(jìn)給速度未達(dá)到目標(biāo)的進(jìn)給速度，從而會導(dǎo)致加工時(shí)間的延長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的情況而研發(fā)的，其目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)在加工開始時(shí)縮短加工時(shí)間的機(jī)床以及加工方法。為了解決上述課題，在技術(shù)方案1所涉及的機(jī)床的發(fā)明中，該機(jī)床具備將軸狀的工件支承為能夠旋轉(zhuǎn)的支承機(jī)構(gòu)；能夠相對于上述支承機(jī)構(gòu)在上述工件的徑向上相對移動的工具；以及使上述支承機(jī)構(gòu)與上述工具相對移動，朝向徑向加工上述工件的周面的控制機(jī)構(gòu)，上述控制機(jī)構(gòu)對過渡狀態(tài)下的上述工具在上述徑向上的相對進(jìn)給速度進(jìn)行控制， 以使該過渡狀態(tài)下的上述工具在上述徑向上的相對進(jìn)給速度比穩(wěn)定狀態(tài)下的上述工具在上述徑向上的相對進(jìn)給速度快，其中，上述過渡狀態(tài)為加工位置處的上述工件在徑向上的撓曲量增加的狀態(tài)，上述穩(wěn)定狀態(tài)為上述加工位置處的上述工件在徑向上的撓曲量恒定的狀態(tài)。在技術(shù)方案2所涉及的發(fā)明中，上述過渡狀態(tài)為剛剛從空加工轉(zhuǎn)移到加工之后的狀態(tài)。在技術(shù)方案3所涉及的發(fā)明中，上述機(jī)床還具備加工阻力檢測機(jī)構(gòu)，該加工阻力檢測機(jī)構(gòu)對在實(shí)際加工中利用上述工具加工上述工件時(shí)產(chǎn)生的加工阻力進(jìn)行檢測；以及目標(biāo)加工阻力設(shè)定機(jī)構(gòu)，該目標(biāo)加工阻力設(shè)定機(jī)構(gòu)將在之前加工同一種類的上述工件時(shí)、上述工件在徑向上的撓曲量恒定的穩(wěn)定狀態(tài)下的上述加工阻力設(shè)定為穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力，在上述過渡狀態(tài)下，上述控制機(jī)構(gòu)對上述工具在上述徑向上的進(jìn)給速度進(jìn)行控
4制，以使當(dāng)前的上述加工阻力達(dá)到上述目標(biāo)加工阻力。在技術(shù)方案4所涉及的發(fā)明中，上述控制機(jī)構(gòu)根據(jù)上述過渡狀態(tài)下的當(dāng)前的上述加工阻力，使上述工具在上述徑向上的進(jìn)給速度發(fā)生變化。在技術(shù)方案5所涉及的發(fā)明中，上述機(jī)床還具備測量上述工件的加工外徑的加工外徑測量機(jī)構(gòu)，在加工上述工件時(shí)，上述目標(biāo)加工阻力設(shè)定機(jī)構(gòu)基于由上述加工外徑測量機(jī)構(gòu)測量出的上述工件的加工外徑來修正上述穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力。在技術(shù)方案6所涉及的發(fā)明中，上述目標(biāo)加工阻力設(shè)定機(jī)構(gòu)，在設(shè)定了上述穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力時(shí)，對由上述加工外徑測量機(jī)構(gòu)計(jì)算出的上述穩(wěn)定狀態(tài)下的上述工件的加工外徑的每單位時(shí)間的減少量進(jìn)行設(shè)定；在加工此次的上述工件時(shí)，利用上述加工外徑測量機(jī)構(gòu)計(jì)算上述穩(wěn)定狀態(tài)下的上述工件的此次的加工外徑的每單位時(shí)間的減少量；將上述此次的加工外徑的每單位時(shí)間的減少量除以已設(shè)定的上述加工外徑的每單位時(shí)間的減少量而得到的值、與上述穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力相乘；將所得到的值設(shè)定為新的上述穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力。在技術(shù)方案7所涉及的加工方法的發(fā)明中，該加工方法該加工方法通過一邊使軸狀的工件旋轉(zhuǎn)一邊使上述工件與工具在上述工件的徑向上相對移動，朝向徑向加工上述工件的周面，對過渡狀態(tài)下的上述工具在上述徑向上的相對進(jìn)給速度進(jìn)行控制，以使該過渡狀態(tài)下的上述工具在上述徑向上的相對進(jìn)給速度比穩(wěn)定狀態(tài)下的上述工具在上述徑向上的相對進(jìn)給速度快，其中，上述過渡狀態(tài)為加工位置處的上述工件在徑向上的撓曲量增加的狀態(tài)，上述穩(wěn)定狀態(tài)為上述加工位置處的上述工件在徑向上的撓曲量恒定的狀態(tài)。另外，上述技術(shù)方案2 6所涉及的車床的發(fā)明實(shí)質(zhì)上能夠原封不動地應(yīng)用于技術(shù)方案7所涉及的加工方法的發(fā)明。根據(jù)上述那樣構(gòu)成的技術(shù)方案1所涉及的發(fā)明，進(jìn)行控制以使過渡狀態(tài)下的工具相對于工件在徑向上的進(jìn)給速度(以下，稱為“工具的相對進(jìn)給速度”)比穩(wěn)定狀態(tài)下的工具的相對進(jìn)給速度快。這里，過渡狀態(tài)是指加工位置處的工件在徑向上的撓曲量增加的狀態(tài)、即相當(dāng)于剛剛從空加工轉(zhuǎn)移到粗加工之后的狀態(tài)。另一方面，穩(wěn)定狀態(tài)是指加工位置處的工件在徑向上的撓曲量恒定的狀態(tài)、即相當(dāng)于開始粗加工后經(jīng)過了一定時(shí)間的狀態(tài)。即， 在剛剛開始粗加工之后，通過將工具的相對進(jìn)給速度控制為比已設(shè)定的目標(biāo)值(相當(dāng)于穩(wěn)定狀態(tài)下的進(jìn)給速度)快，能夠縮短過渡狀態(tài)下的加工時(shí)間。這里，在該說明中，列舉粗加工為例子進(jìn)行了說明，但是，若是處于工件在徑向上的撓曲量增加的過渡狀態(tài)下也能夠同樣地應(yīng)用于精加工。根據(jù)技術(shù)方案2所涉及的發(fā)明，對于過渡狀態(tài)實(shí)現(xiàn)了明確化。S卩，對剛剛從空加工轉(zhuǎn)移到加工之后的工具的相對進(jìn)給速度進(jìn)行控制，以使該剛剛從空加工轉(zhuǎn)移到加工之后的工具的相對進(jìn)給速度比之后的穩(wěn)定狀態(tài)下的工具的相對進(jìn)給速度快。根據(jù)技術(shù)方案3所涉及的發(fā)明，將在之前加工同一種類的工件時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)下的加工阻力設(shè)為穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力，對此次加工的工件的過渡狀態(tài)的加工阻力進(jìn)行控制、以使該加工阻力達(dá)到穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力。即，利用之前的加工時(shí)的信息。這里，穩(wěn)定狀態(tài)是指如上所述那樣加工阻力恒定的狀態(tài)。即，認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)下的加工阻力為止，不存在加工精度、加工燒傷的問題。因此，在此次加工的過渡狀態(tài)下，通過對工具的相對進(jìn)給速度進(jìn)行控制以使加工阻力達(dá)到穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力，能夠抑制加工精度、加工燒傷的問題產(chǎn)生。并且，通過設(shè)定加工阻力的目標(biāo)值，能夠進(jìn)行基于加工阻力的反饋控制。根據(jù)技術(shù)方案4所涉及的發(fā)明，在過渡狀態(tài)下，不將工具的相對進(jìn)給速度設(shè)為恒定，而是進(jìn)行控制以使其適當(dāng)變化。例如，在過渡狀態(tài)的終止階段、即接近從過渡狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移的階段，若使工具的相對進(jìn)給速度急劇地變化，則實(shí)際的加工阻力可能會超過穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力。那么，根據(jù)情況，可能會產(chǎn)生加工精度、加工燒傷的問題。因此，例如， 從過渡狀態(tài)的初期到中間階段，將工具的相對進(jìn)給速度設(shè)為較快，在接近過渡狀態(tài)的終止階段，進(jìn)行控制以使工具的相對進(jìn)給速度逐漸減慢。即，在從過渡狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)， 能夠?qū)ぞ叩南鄬M(jìn)給速度急劇地發(fā)生變化的情況進(jìn)行抑制。其結(jié)果，能夠抑制加工精度、 加工燒傷的問題產(chǎn)生。這里，在穩(wěn)定狀態(tài)的加工中，例如，有時(shí)由工具(砂輪等)的鋒利度的變化等引起加工阻力發(fā)生變化。那么，即使穩(wěn)定狀態(tài)下的實(shí)際的加工阻力設(shè)為與已經(jīng)設(shè)定的穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力一致，實(shí)際的磨削量也會比目標(biāo)的磨削量小。因此，在這樣的情況下，根據(jù)技術(shù)方案5所涉及的發(fā)明，由于能夠?qū)Ψ€(wěn)定目標(biāo)加工阻力進(jìn)行修正，因此能夠設(shè)定適于當(dāng)前的狀態(tài)的穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力。根據(jù)技術(shù)方案6所涉及的發(fā)明，特定與穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力的修正相關(guān)的具體的處理方法。根據(jù)這些方法，能夠可靠地設(shè)定適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定目標(biāo)加工阻力。根據(jù)技術(shù)方案7所涉及的發(fā)明，能夠取得與技術(shù)方案1所涉及的機(jī)床的發(fā)明的效果實(shí)際上相同的效果。另外，在將與其他機(jī)床相關(guān)的發(fā)明應(yīng)用于該加工方法的情況下，能夠取得與每一種效果同等的效果。


圖1是表示機(jī)床的俯視圖。圖2是機(jī)床的功能框圖。圖3是表示控制裝置中的處理的流程圖。圖4A是表示初始工件的加工中的工件外徑尺寸、砂輪座位置以及加工阻力的圖。圖4B是表示后續(xù)工件的加工中的工件外徑尺寸、砂輪座位置以及加工阻力的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對將本發(fā)明的機(jī)床以及加工方法具體化了的實(shí)施方式進(jìn)行說明。作為本實(shí)施方式的機(jī)床的一個(gè)例子，以砂輪座橫動(traverse)型圓筒磨床為例進(jìn)行說明。并且，作為該磨床的加工對象工件W，列舉凸輪軸、曲軸等軸狀的工件為例。但是，工件W為軸狀即可，也能夠應(yīng)用凸輪軸、曲軸以外的軸狀工件。參照圖1對該磨床進(jìn)行說明。如圖1所示，磨床1由床身10、主軸箱20、尾座30、 砂輪支承裝置40、力傳感器50、定尺寸裝置60以及控制裝置70構(gòu)成。床身10構(gòu)成為近似矩形形狀，并配置于地板上。在該床身10的上表面，以向圖1 的左右方向(Z軸方向)延伸的方式且相互平行地形成有一對砂輪座用導(dǎo)軌11a、lib。一對砂輪座用導(dǎo)軌IlaUlb是可供構(gòu)成砂輪支承裝置40的砂輪座橫動基座41滑動的軌道。此夕卜，在床身10上，在一對砂輪座用導(dǎo)軌11a、lib之間配置有用于向圖1的左右方向驅(qū)動砂輪座橫動基座41的砂輪座用Z軸滾珠絲杠11c，并配置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該砂輪座用Z軸滾珠絲杠Ilc的砂輪座用Z軸電動機(jī)lid。主軸箱20(相當(dāng)于本發(fā)明的“支承機(jī)構(gòu)”。)具備主軸箱主體21、主軸22、主軸電動機(jī)23以及主軸頂尖(center^主軸箱主體21固定于床身10的上表面中的圖1的左下側(cè)。但是，主軸箱主體21能夠略微調(diào)整相對于床身10在Z軸方向上的位置。在該主軸箱主體21的內(nèi)部，以能夠繞軸(繞圖1的Z軸)旋轉(zhuǎn)的方式插通支承有主軸22。在該主軸 22的圖1的左端設(shè)置有主軸電動機(jī)23，利用主軸電動機(jī)23，主軸22相對于主軸箱主體21 被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。該主軸電動機(jī)23具有編碼器，利用編碼器能夠檢測主軸電動機(jī)23的旋轉(zhuǎn)角度。另外，在主軸22的右端安裝有支承軸狀的工件W的軸向一端的主軸頂尖M。尾座30(相當(dāng)于本發(fā)明的“支承機(jī)構(gòu)”。)具備尾座主體31以及尾座頂尖32。尾座主體31固定于床身10的上表面中的圖1的右下側(cè)。但是，尾座主體31能夠略微調(diào)整相對于床身10在Z軸方向上的位置。在該尾座31上設(shè)置有不能相對于尾座31旋轉(zhuǎn)的尾座頂尖32。該尾座頂尖32與主軸22的旋轉(zhuǎn)軸位于同軸上。并且，該尾座頂尖32支承工件W的軸向另一端。S卩，尾座頂尖32以與主軸頂尖 24對置的方式配置。進(jìn)而，利用主軸頂尖M與尾座頂尖32將工件W的兩端支承為能夠旋轉(zhuǎn)。此外，能夠改變尾座頂尖32從尾座31的右端面的突出量。即，能夠根據(jù)工件W的位置調(diào)整尾座頂尖32的突出量。這樣，工件W被主軸頂尖M以及尾座頂尖32保持為能夠繞主軸(繞Z軸)旋轉(zhuǎn)。砂輪支承裝置40具備砂輪座橫動基座41、砂輪座42、砂輪43 (相當(dāng)于本發(fā)明的 “工具”。)以及砂輪旋轉(zhuǎn)用電動機(jī)44。砂輪座橫動基座41形成為矩形的平板狀，并以能夠在床身10的上表面中的一對砂輪座用導(dǎo)軌IlaUlb上滑動的方式配置。砂輪座橫動基座 41與砂輪座用Z軸滾珠絲杠Ilc的螺母部件連結(jié)，并借助砂輪座用Z軸電動機(jī)Ild的驅(qū)動而沿著一對砂輪座用導(dǎo)軌IlaUlb移動。該砂輪座用Z軸電動機(jī)Ild具有編碼器，利用編碼器能夠檢測砂輪座用Z軸電動機(jī)Ild的旋轉(zhuǎn)角度。在該砂輪座橫動基座41的上表面，以向圖1的上下方向(X軸方向)延伸的方式且相互平行地形成有能夠供砂輪座42滑動的一對X軸導(dǎo)軌41a、41b。此外，在砂輪座橫動基座41上，且在一對X軸導(dǎo)軌41a、41b之間配置有用于向圖1的上下方向驅(qū)動砂輪座42 的X軸滾珠絲杠41c，并配置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該X軸滾珠絲杠41c的X軸電動機(jī)41d。該X軸電動機(jī)41d具有編碼器，利用編碼器能夠檢測X軸電動機(jī)41d的旋轉(zhuǎn)角度。砂輪座42以能夠在砂輪座橫動基座41的上表面中的一對X軸導(dǎo)軌41a、41b上滑動的方式配置。并且，砂輪座42與X軸滾珠絲杠41c的螺母部件連結(jié)，并借助X軸電動機(jī) 41d的驅(qū)動而沿著一對X軸導(dǎo)軌41a、41b移動。S卩，砂輪座42能夠相對于床身10、主軸箱 20以及尾座30向X軸方向(切入進(jìn)給方向)以及Z軸方向(橫動進(jìn)給方向)相對移動。并且，在該砂輪座42中的圖1的下側(cè)部分形成有在圖1的左右方向上貫通的孔。 砂輪旋轉(zhuǎn)軸部件(未圖示)以能夠與Z軸平行地繞砂輪中心軸旋轉(zhuǎn)的方式支承于該砂輪座42的貫通孔。在該砂輪旋轉(zhuǎn)軸部件的一端(圖1的左端)同軸地安裝有圓盤狀的砂輪 43(相當(dāng)于本發(fā)明的“工具”。)。即，砂輪43被懸臂支承于砂輪座42。具體而言，將砂輪 43的圖1的右端側(cè)支承于砂輪座42，而砂輪43的圖1的左端側(cè)形成自由端。另外，在砂輪座42的上表面固定有砂輪旋轉(zhuǎn)用電動機(jī)44。進(jìn)而，將帶輪懸掛于砂輪旋轉(zhuǎn)軸部件的另一端(圖1的右端)與砂輪旋轉(zhuǎn)用電動機(jī)44的旋轉(zhuǎn)軸，從而砂輪43通過砂輪旋轉(zhuǎn)用電動機(jī)44 的驅(qū)動而繞砂輪軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。力傳感器50(相當(dāng)于本發(fā)明的“加工阻力檢測機(jī)構(gòu)”。)設(shè)置于主軸22，并測量施加于主軸22的X軸方向分量的力。即，該力傳感器50對利用砂輪43加工工件W所產(chǎn)生的加工阻力進(jìn)行檢測。這里，由于一邊使砂輪43相對于工件W僅在X方向移動、一邊進(jìn)行加工，因此力傳感器50僅測量X軸方向分量的力。由該力傳感器50測量的信號向控制裝置 70輸出。定尺寸裝置60(相當(dāng)于本發(fā)明的“加工外徑測量機(jī)構(gòu)”。)測量加工位置處的工件 W的外徑。由該定尺寸裝置60測量的信號向控制裝置70輸出。控制裝置70(相當(dāng)于本發(fā)明的“控制機(jī)構(gòu)” “目標(biāo)阻力設(shè)定機(jī)構(gòu)”。)控制各電動機(jī)而使工件W繞主軸旋轉(zhuǎn)、使砂輪43旋轉(zhuǎn)、并且改變砂輪43相對于工件W在Z軸方向以及 X軸方向的相對的位置，從而進(jìn)行工件W的外周面的磨削加工。該控制裝置70有時(shí)根據(jù)由各編碼器檢測出的各位置進(jìn)行位置控制，有時(shí)根據(jù)由力傳感器50檢測出的加工阻力進(jìn)行阻力控制。詳細(xì)說明后述。接下來，參照圖2對該磨床1的功能以及利用該磨床1加工工件W的方法進(jìn)行說明。如圖2所示，控制裝置70由目標(biāo)加工阻力設(shè)定部71以及控制部72構(gòu)成。目標(biāo)加工阻力設(shè)定部71 (相當(dāng)于本發(fā)明的“目標(biāo)阻力設(shè)定機(jī)構(gòu)”。)設(shè)定了進(jìn)行阻力控制時(shí)的穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt。該穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt為穩(wěn)定狀態(tài)下的目標(biāo)加工阻力。這里，穩(wěn)定狀態(tài)是指工件W在徑向上的撓曲量為恒定的狀態(tài)。從加工開始至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)為止的期間稱為過渡狀態(tài)。過渡狀態(tài)為工件W在徑向上的撓曲量增加的狀態(tài)。在通過位置控制加工初始的工件W時(shí)，該目標(biāo)加工阻力設(shè)定部71對穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt進(jìn)行初始設(shè)定。其后，目標(biāo)加工阻力設(shè)定部71根據(jù)需要對穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt進(jìn)行修正。該目標(biāo)加工阻力設(shè)定部71根據(jù)從編碼器、定尺寸裝置60以及力傳感器50輸出的信息來設(shè)定以及修正穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt。控制部72(相當(dāng)于本發(fā)明的“控制機(jī)構(gòu)”。)根據(jù)從各編碼器輸出的信息進(jìn)行各電動機(jī)lld、41d的位置控制，從而進(jìn)行工件W的外周面的加工。另外，控制部72根據(jù)在目標(biāo)加工阻力設(shè)定部71中設(shè)定的各目標(biāo)加工阻力和從力傳感器50輸出的信息進(jìn)行阻力控制， 從而進(jìn)行工件W的外周面的加工。以下，參照圖3以及圖4A、圖4B，對控制裝置70的處理詳細(xì)地進(jìn)行說明。首先，在本實(shí)施方式中，以連續(xù)地加工多個(gè)同一種類的工件W的情況為對象。為了方便，將第一個(gè)工件W稱為初始工件Wl，將第二個(gè)以后的工件Wn稱為后續(xù)工件。如圖3所示，首先，開始對初始工件Wl進(jìn)行加工(以下，稱為“初始工件加工”) (Si)。在初始工件加工中，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的位置指令值以及由編碼器檢測出的位置信息進(jìn)行X軸電動機(jī)41d的位置控制，從而加工初始工件Wl的外周面。即，對初始工件Wl進(jìn)行基于位置的反饋控制。進(jìn)而，通過位置控制來控制砂輪43相對于初始工件Wl向X軸方向的進(jìn)給速度。這里，在該階段，尚未在目標(biāo)加工阻力設(shè)定部71設(shè)定穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt。該初始工件加工中的工件外徑尺寸a、砂輪座位置b以及加工阻力c形成為圖4A 所示那樣的走向。在圖4B中，Tl是表示空加工的期間，T2是表示實(shí)際加工的期間，T21是表示過渡狀態(tài)下的實(shí)際加工的期間，T22是表示穩(wěn)定狀態(tài)下的實(shí)際加工的期間。
8
如圖4A的c所示，空加工時(shí)加工阻力為零。另外，如圖4A的a所示，此時(shí)的工件外形尺寸為DO。另外，此時(shí)的砂輪座位置的走向、即砂輪43的進(jìn)給速度形成圖4A的b所示那樣的傾斜。如圖4A的b所示，在空加工結(jié)束之后的實(shí)際加工中，砂輪43的進(jìn)給速度為與空加工時(shí)相同的進(jìn)給速度。實(shí)際加工的初期為過渡狀態(tài)(期間T21)，并且加工阻力急劇地增加。 其后，到達(dá)加工阻力為恒定的穩(wěn)定狀態(tài)(期間T22)。這里，在整個(gè)初始工件加工中，將初始工件Wl的外徑減少量Dl進(jìn)行存儲(S》。禾Ij 用定尺寸裝置60對該初始工件Wl的外徑減少量Dl進(jìn)行測量。具體而言，測量初始工件加工中的穩(wěn)定狀態(tài)下的每單位時(shí)間的外徑減少量D1。接下來，將初始工件加工的穩(wěn)定狀態(tài)(期間T2》下的加工阻力設(shè)定為穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt(S3)。將已設(shè)定的穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt存儲于目標(biāo)加工阻力設(shè)定部71。接下來，判定下一個(gè)工件W是否存在(S4)。并且，在下一個(gè)工件W不存在的情況下 (S4:否)，則結(jié)束處理。另一方面，在下一個(gè)工件W、即后續(xù)工件Wn存在的情況下(S4 是)，則開始對該后續(xù)工件Wn進(jìn)行加工(S5)。在對后續(xù)工件Wn的加工中，在空加工時(shí)和加工(實(shí)際加工)時(shí)進(jìn)行不同的控制。在空加工時(shí)對后續(xù)工件Wn的加工中，根據(jù)由編碼器檢測出的位置信息進(jìn)行X軸電動機(jī)41d的位置控制，以使得該位置的砂輪43的進(jìn)給速度與已設(shè)定的空加工時(shí)的砂輪43的進(jìn)給速度一致。此時(shí)的砂輪43的進(jìn)給速度與初始工件加工的空加工時(shí)的砂輪43 的進(jìn)給速度相同。在圖4B中，該空加工為Tl所示的期間。如圖4B的Cl所示，空加工時(shí)的加工阻力為零。另外，如圖4B的A所示，此時(shí)的工件外徑尺寸為DO。另外，此時(shí)的砂輪座位置的走向、即砂輪43的進(jìn)給速度形成如圖4B的Bl所示那樣的傾斜。進(jìn)而，當(dāng)空加工結(jié)束后，在實(shí)際加工時(shí)對后續(xù)工件Wn的加工中，根據(jù)由力傳感器 50檢測出的加工阻力控制X軸電動機(jī)41d、以使得加工阻力達(dá)到在目標(biāo)加工阻力設(shè)定部71 中所存儲的穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt。即，對后續(xù)工件Wn進(jìn)行基于加工阻力的反饋控制。進(jìn)而，通過阻力控制來控制砂輪43相對于后續(xù)工件Wn向X軸方向的進(jìn)給速度。具體而言，在圖4B中，過渡狀態(tài)下的加工為T21所示的期間。如圖4B的C2所示， 該過渡狀態(tài)下的加工阻力急劇地增加。在過渡狀態(tài)的終止階段，加工阻力的增加量以逐漸減小的方式變化。如圖4B的A所示，工件的外徑尺寸逐漸減小。另外，如圖4B的B2所示， 此時(shí)的砂輪座位置的走向、即砂輪43的進(jìn)給速度形成為，過渡狀態(tài)的中間階段的砂輪43的進(jìn)給速度比過渡狀態(tài)的初期快，之后朝向終止階段而逐漸減慢。即，過渡狀態(tài)下的砂輪43 的進(jìn)給速度表示描畫緩和的S字曲線那樣的走向。設(shè)定反饋控制的增益以使得過渡狀態(tài)下的砂輪43的進(jìn)給速度的走向形成上述的走向。進(jìn)而，若過渡狀態(tài)結(jié)束后到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)(期間T22)，則如圖4B的C3所示，加工阻力變?yōu)楹愣āＨ鐖D4B的A所示，穩(wěn)定狀態(tài)的工件外形尺寸以恒定的量減少。另外，如圖4B 的B3所示，穩(wěn)定狀態(tài)的砂輪座位置的走向、即砂輪43的進(jìn)給速度變?yōu)楹愣?。S卩，進(jìn)行阻力控制以使得過渡狀態(tài)下的砂輪43的進(jìn)給速度比穩(wěn)定狀態(tài)下的砂輪 43的進(jìn)給速度快。并且，進(jìn)行阻力控制以使得從過渡狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)移中、砂輪43的進(jìn)給速度平穩(wěn)地變化。
接下來，返回到圖3進(jìn)行說明。在開始對后續(xù)工件Wn進(jìn)行加工之后(S5)，首先，測量此次的外徑減少量Dn。利用定尺寸裝置60測量該外徑減少量Dn。具體而言，測量穩(wěn)定狀態(tài)的每單位時(shí)間的外徑減少量Dn。進(jìn)而，計(jì)算出該此次測量出的每單位時(shí)間的外徑減少量Dru與初始工件加工中的穩(wěn)定狀態(tài)的每單位時(shí)間的外徑減少量Dl (相當(dāng)于本發(fā)明的“目標(biāo)減少量”。)之間的差Δ 。并且，判定外徑減少量的差A(yù)D是否在預(yù)先設(shè)定的允許值以內(nèi)(S6)。進(jìn)而，在外徑減少量的差A(yù)D不在允許值以內(nèi)的情況下(S6 否)，則修正穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt(S7)。該穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt的修正按以下方式進(jìn)行。首先，將此次的每單位時(shí)間的外徑減少量Dn除以初始工件加工中的每單位時(shí)間的外徑減少量Dl后得到的值與穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt相乘。進(jìn)而，將得到的值設(shè)定為新的穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt。已修正的穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt在目標(biāo)加工阻力設(shè)定部71中被設(shè)定為新的穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt。另一方面，在外徑減少量的差A(yù)D在允許值以內(nèi)的情況下(S6:是)，以及，在步驟 S7中修正了穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力之后，則判定下一個(gè)工件W是否存在(S8)。進(jìn)而，在下一個(gè)工件W存在的情況下(S8:是)，則返回到步驟S5重復(fù)處理。另一方面，在下一個(gè)工件W不存在的情況下(S8 否)，則結(jié)束處理。這里，在本實(shí)施方式中，圖4B表示在加工后續(xù)工件Wn時(shí)，空加工、實(shí)際加工的過渡狀態(tài)以及實(shí)際加工的穩(wěn)定狀態(tài)下的工件外形尺寸、砂輪座位置以及加工阻力。根據(jù)本實(shí)施方式，進(jìn)行控制以使得后續(xù)工件Wn的過渡狀態(tài)下的砂輪43相對于工件W在徑向上的進(jìn)給速度、比穩(wěn)定狀態(tài)下的砂輪43的進(jìn)給速度快。即，在剛剛開始加工后續(xù)工件Wn之后(剛剛從空加工轉(zhuǎn)移到實(shí)際加工之后)，通過將砂輪43的進(jìn)給速度控制為比穩(wěn)定狀態(tài)下的進(jìn)給速度快，能夠縮短后續(xù)工件Wn在過渡狀態(tài)下的加工時(shí)間。另外，在本實(shí)施方式中，將之前加工同一種類的工件時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)下的加工阻力設(shè)為穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt，來進(jìn)行反饋控制，以使此次加工的工件W的過渡狀態(tài)的加工阻力達(dá)到穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt。這樣利用了之前的加工時(shí)的信息。這里，認(rèn)為達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)下的加工阻力為止，不存在加工精度、加工燒傷的問題。因此，在此次加工的過渡狀態(tài)下，對砂輪43的進(jìn)給速度進(jìn)行控制以使得加工阻力達(dá)到穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt，從而能夠抑制加工精度、加工燒傷的問題產(chǎn)生。另外，如圖4B的Q所示，在過渡狀態(tài)下，不將砂輪43的進(jìn)給速度設(shè)為恒定，而是進(jìn)行控制以使其適當(dāng)變化。在過渡狀態(tài)的終止階段、即接近從過渡狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移的階段，若使砂輪43的進(jìn)給速度急劇地變化，則實(shí)際的加工阻力可能會超過穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力 Rt。那么，根據(jù)情況，可能會產(chǎn)生加工精度、加工燒傷的問題。因此，如圖4B的B2所示，從過度狀態(tài)的初期到中間階段，進(jìn)行控制以使得砂輪43的進(jìn)給速度增快，在接近過渡狀態(tài)的終止階段，進(jìn)行控制以使得砂輪43的進(jìn)給速度逐漸減慢。即，在從過渡狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)，能夠?qū)ι拜?3的進(jìn)給速度急劇地發(fā)生變化的情況進(jìn)行控制。其結(jié)果，能夠控制加工精度、加工燒傷的問題產(chǎn)生。此外，在本實(shí)施方式中，根據(jù)工件的外徑減少量Dl、Dn來修正穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力 Rt。這里，由工具(砂輪等)的鋒利度的變化等引起加工阻力發(fā)生變化。即使在這樣的情況下，如本實(shí)施方式那樣地通過對穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt進(jìn)行修正，也能夠設(shè)定適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定目標(biāo)加工阻力Rt。
(其他實(shí)施方式)在上述實(shí)施方式中，控制部72在加工時(shí)對后續(xù)工件Wn進(jìn)行阻力控制。除此之外， 控制部72還能夠不僅在空加工時(shí)對后續(xù)工件Wn進(jìn)行位置控制，而且在實(shí)際加工中也對后續(xù)工件Wn進(jìn)行位置控制。在該情況下，首先，根據(jù)在加工初始工件Wl時(shí)得到的信息計(jì)算出形成圖4B的加工阻力(C1、C2、C3)的走向那樣的砂輪座位置(B1、B2、B3)。該計(jì)算出的砂輪座位置成為位置控制的指令值。進(jìn)而，控制部72對X軸電動機(jī)41d進(jìn)行位置控制以使得砂輪座位置形成計(jì)算出的砂輪座位置(B1、B2、B;3)的位置。即，直接地控制砂輪43的進(jìn)給速度。因此，控制部72對過渡狀態(tài)下的砂輪43的進(jìn)給速度進(jìn)行控制以使得該進(jìn)給速度比穩(wěn)定狀態(tài)下的砂輪43的進(jìn)給速度快。由此，在本實(shí)施方式中也能夠與上述實(shí)施方式同樣地實(shí)現(xiàn)加工時(shí)間的縮短。另外，在該情況下，在伴隨著砂輪的鋒利度變鈍而進(jìn)行上述的位置控制時(shí)，有時(shí)加工阻力減小。在這樣的情況下，利用力傳感器50檢測在后續(xù)工件Wn的加工中、穩(wěn)定狀態(tài)下的加工阻力，從而將砂輪座的位置修正為與初始工件Wl的穩(wěn)定狀態(tài)的加工阻力一致的砂輪座位置。由此，即使在加工阻力減小了的情況下，也能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行形成所期望加工阻力的加工。即，能夠可靠地實(shí)現(xiàn)加工時(shí)間的縮短。另外，可以代替將力傳感器50設(shè)置于主軸22的情況而將其設(shè)置于尾座頂尖32，也可以通過在尾座頂尖32上安裝應(yīng)變儀、從而將加工阻力作為尾座頂尖32的變形量來檢測。 另外，力傳感器50也可以設(shè)置于主軸22與尾座頂尖32雙方。另外，也能夠代替力傳感器 50而根據(jù)流過砂輪旋轉(zhuǎn)用電動機(jī)44的電流的變化來檢測砂輪旋轉(zhuǎn)用電動機(jī)44的動力，從而根據(jù)該動力對因砂輪43對工件W進(jìn)行加工而產(chǎn)生的加工阻力進(jìn)行檢測。另外，也能夠根據(jù)流過用于驅(qū)動砂輪座42的X軸電動機(jī)41d的電流的變化來檢測 X軸電動機(jī)41d的動力，從而根據(jù)該動力對因砂輪43對工件W進(jìn)行加工而產(chǎn)生的加工阻力進(jìn)行檢測。另外，在該情況下，由于相比于使用作為旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的X軸電動機(jī)41d與滾珠絲杠41c進(jìn)行砂輪座42的驅(qū)動，使用直線電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動能夠更加準(zhǔn)確地檢測加工阻力，故優(yōu)選使用直線電動機(jī)。另外，上述說明的本實(shí)施方式的加工可以應(yīng)用于粗加工，但也能夠應(yīng)用于精加工。 另外，在上述實(shí)施方式中，列舉沿徑向加工工件W的外周面的情況為例子進(jìn)行了說明，但是，除此之外，也能夠同樣地應(yīng)用于沿徑向加工工件W的內(nèi)周面的情況。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)床，其特征在于， 該機(jī)床具備將軸狀的工件支承為能夠旋轉(zhuǎn)的支承機(jī)構(gòu)；能夠相對于所述支承機(jī)構(gòu)在所述工件的徑向上相對移動的工具；以及使所述支承機(jī)構(gòu)與所述工具相對移動，朝向徑向加工所述工件的周面的控制機(jī)構(gòu)， 所述控制機(jī)構(gòu)對過渡狀態(tài)下的所述工具在所述徑向上的相對進(jìn)給速度進(jìn)行控制，以使該過渡狀態(tài)下的所述工具在所述徑向上的相對進(jìn)給速度比穩(wěn)定狀態(tài)下的所述工具在所述徑向上的相對進(jìn)給速度快，其中，所述過渡狀態(tài)為加工位置處的所述工件在徑向上的撓曲量增加的狀態(tài)，所述穩(wěn)定狀態(tài)為所述加工位置處的所述工件在徑向上的撓曲量恒定的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床，其特征在于， 所述過渡狀態(tài)為剛剛從空加工轉(zhuǎn)移到加工之后的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)床，其特征在于， 所述機(jī)床還具備加工阻力檢測機(jī)構(gòu)，該加工阻力檢測機(jī)構(gòu)對在實(shí)際加工中利用所述工具加工所述工件時(shí)產(chǎn)生的加工阻力進(jìn)行檢測；以及目標(biāo)加工阻力設(shè)定機(jī)構(gòu)，該目標(biāo)加工阻力設(shè)定機(jī)構(gòu)將在之前加工同一種類的所述工件時(shí)、所述工件在徑向上的撓曲量恒定的穩(wěn)定狀態(tài)下的所述加工阻力設(shè)定為穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力，在所述過渡狀態(tài)下，所述控制機(jī)構(gòu)對所述工具在所述徑向上的進(jìn)給速度進(jìn)行控制，以使當(dāng)前的所述加工阻力達(dá)到所述目標(biāo)加工阻力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)床，其特征在于，所述控制機(jī)構(gòu)根據(jù)所述過渡狀態(tài)下的當(dāng)前的所述加工阻力，使所述工具在所述徑向上的進(jìn)給速度發(fā)生變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的機(jī)床，其特征在于，所述機(jī)床還具備測量所述工件的加工外徑的加工外徑測量機(jī)構(gòu)， 在加工所述工件時(shí)，所述目標(biāo)加工阻力設(shè)定機(jī)構(gòu)基于由所述加工外徑測量機(jī)構(gòu)測量出的所述工件的加工外徑來修正所述穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)床，其特征在于， 所述目標(biāo)加工阻力設(shè)定機(jī)構(gòu)，在設(shè)定了所述穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力時(shí)，對由所述加工外徑測量機(jī)構(gòu)計(jì)算出的所述穩(wěn)定狀態(tài)下的所述工件的加工外徑的每單位時(shí)間的減少量進(jìn)行預(yù)先設(shè)定；在加工此次的所述工件時(shí)，利用所述加工外徑測量機(jī)構(gòu)計(jì)算所述穩(wěn)定狀態(tài)下的所述工件的此次的加工外徑的每單位時(shí)間的減少量；將所述此次的加工外徑的每單位時(shí)間的減少量除以已設(shè)定的所述加工外徑的每單位時(shí)間的減少量而得到的值、與所述穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力相乘； 將所得到的值設(shè)定為新的所述穩(wěn)定目標(biāo)加工阻力。
7.—種加工方法，該加工方法通過一邊使軸狀的工件旋轉(zhuǎn)一邊使所述工件與工具在所述工件的徑向上相對移動，朝向徑向加工所述工件的周面，該加工方法的特征在于，對過渡狀態(tài)下的所述工具在所述徑向上的相對進(jìn)給速度進(jìn)行控制，以使該過渡狀態(tài)下的所述工具在所述徑向上的相對進(jìn)給速度比穩(wěn)定狀態(tài)下的所述工具在所述徑向上的相對進(jìn)給速度快，其中，所述過渡狀態(tài)為加工位置處的所述工件在徑向上的撓曲量增加的狀態(tài)， 所述穩(wěn)定狀態(tài)為所述加工位置處的所述工件在徑向上的撓曲量恒定的狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供機(jī)床以及加工方法。使主軸箱(20)以及尾座(30)與工具(43)相對移動來朝向徑向加工工件(W)的周面的控制部(72)，對過渡狀態(tài)(T21)下的工具(43)在徑向上的相對進(jìn)給速度進(jìn)行控制，以使該過渡狀態(tài)(T21)下的工具(43)在徑向上的相對進(jìn)給速度比穩(wěn)定狀態(tài)(T22)下的相對進(jìn)給速度快，從而能夠縮短加工開始時(shí)的加工時(shí)間，其中，過渡狀態(tài)(T21)為加工位置處的工件(W)在徑向上的撓曲量增加的狀態(tài)，穩(wěn)定狀態(tài)(T22)為加工位置處的工件(W)在徑向上的撓曲量恒定的狀態(tài)。
文檔編號B24B5/04GK102481680SQ20108004021
公開日2012年5月30日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者夈野俊貴, 大坪和義, 松本崇, 賴經(jīng)昌史 申請人:株式會社捷太格特