本發(fā)明涉及在由以預(yù)定的位置為中心回旋(回轉(zhuǎn))且該回旋的半徑調(diào)整自如的主軸的切削工具所進(jìn)行的切削中，通過(guò)將該切削速度設(shè)為恒定所進(jìn)行的針對(duì)工件的內(nèi)周面和外周面的切削方法。

另外，上述的“主軸的回旋(回轉(zhuǎn))”的主旨，不是沿著主軸自身的中心軸的自轉(zhuǎn)而是包括以上述預(yù)定的位置為中心的公轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)。

背景技術(shù)：

作為使工件的內(nèi)周面以及外周面形成為由圓筒形狀、錐面形狀、凸緣形狀等各種形狀構(gòu)成的彎曲面的方法，如專利文獻(xiàn)1所示，采用通過(guò)主軸圍繞預(yù)定的回旋中心回旋所進(jìn)行的所謂軌道(orbit)加工，在該加工方法的情況下，在不管支撐工件的工作臺(tái)在怎樣的位置都能夠進(jìn)行加工這方面存在技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)。

然而，為了使切削表面成為均勻狀態(tài)，要求切削速度恒定。

但是，在如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的上述軌道加工方法中，沒(méi)有采用將切削速度設(shè)為恒定那樣的構(gòu)成。

在專利文獻(xiàn)2中，在齒輪形狀的加工方法中，公開(kāi)了為了從切削開(kāi)始端到切削結(jié)束端確保恒定的切削速度所需要的構(gòu)成。

然而，在專利文獻(xiàn)2中，只是記載了僅通過(guò)由NC車床進(jìn)行的控制將切削速度設(shè)為恒定的內(nèi)容，對(duì)于定性地或定量地在怎樣的基準(zhǔn)下將切削速度設(shè)為恒定，沒(méi)有任何明示。

在專利文獻(xiàn)3中，公開(kāi)了通過(guò)由CAM進(jìn)行的主軸轉(zhuǎn)速的控制得到恒定的切削速度，但專利文獻(xiàn)3對(duì)于通過(guò)什么樣的基準(zhǔn)將切削速度設(shè)為恒定的具體的構(gòu)成也沒(méi)有任何明示。

而且，在專利文獻(xiàn)2、3的情況下，都以由沿著主軸自身的中心軸的自轉(zhuǎn)進(jìn)行的切削為前提，對(duì)于如本發(fā)明那樣主軸以預(yù)定的位置為中心而回旋的情況，對(duì)于將切削速度設(shè)為恒定，完全沒(méi)有公開(kāi)以及啟示。

這樣，在通過(guò)主軸的回旋所進(jìn)行的針對(duì)工件的內(nèi)面或外面的切削加工中將切削工具的切削速度控制為恒定的切削方法，到目前為止還沒(méi)有提出過(guò)。

在專利文獻(xiàn)4中，公開(kāi)了在將主軸的回旋角速度設(shè)為ω、將從回旋中心到切削工具的頂端的距離設(shè)為R、作為切削工具的頂端處的切削速度設(shè)定恒定量C的情況下，進(jìn)行控制使得ω與距離R的變化相對(duì)應(yīng)而變化，由此將切削工具的切削速度設(shè)為恒定(段落0040和圖7(a)、(b))。

然而，專利文獻(xiàn)4中的恒定的切削速度只不過(guò)是R·ω的狀態(tài)恒定，并沒(méi)有公開(kāi)在將所述距離R的時(shí)間的變化率也設(shè)為主要因素的情況下確保恒定的切削速度。

在該意義上，專利文獻(xiàn)4絕對(duì)并不是將切削狀態(tài)準(zhǔn)確地設(shè)為恒定狀態(tài)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)平8-126938號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2000-190127號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2001-113443號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開(kāi)2011-131324號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

本發(fā)明的問(wèn)題在于，提供在基于以預(yù)定的位置為中心的主軸的回旋所進(jìn)行的針對(duì)工件的內(nèi)周面或外周面的切削加工中，能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行將切削速度設(shè)為恒定那樣的控制的切削方法。

用于解決問(wèn)題的技術(shù)方案

為了解決所述問(wèn)題，本發(fā)明的基本構(gòu)成包括：

(1)一種針對(duì)工件的內(nèi)周面或外周面的切削方法，是由從主軸突出設(shè)置的切削工具所進(jìn)行的、針對(duì)工件的內(nèi)周面或外周面的切削方法，所述主軸是以預(yù)定的位置為中心回旋且該回旋的半徑調(diào)整自如的主軸，其中，在將主軸的回旋角速度設(shè)為ω、將從回旋的中心到切削工具的頂端的距離設(shè)為R、作為切削工具的頂端處的切削速度設(shè)定恒定量C的情況下，進(jìn)行控制使得ω與所述距離R的變化相對(duì)應(yīng)而變化，使得下述式1成立，由此將切削工具的切削速度設(shè)為恒定，

式1：

其中，表示所述距離R的時(shí)間微分；

(2)根據(jù)所述(1)的針對(duì)工件的內(nèi)周面或外周面的切削方法，其特征在于，在將工件載置于工作臺(tái)上的情況下，將主軸的回旋的中心位置設(shè)為相對(duì)于與該回旋的中心軸正交的平面沿與其正交的方向或傾斜方向移動(dòng)自如，在沿傾斜方向移動(dòng)自如的情況下，通過(guò)與該移動(dòng)相應(yīng)地沿著所述平面的方向移動(dòng)所述工作臺(tái)，從而關(guān)于該工作臺(tái)上的工件的支撐位置，設(shè)定為工件的切削位置距主軸的回旋的中心位置為所述距離R，且維持能夠進(jìn)行切削的狀態(tài)；

(3)根據(jù)所述(1)的針對(duì)工件的內(nèi)周面或外周面的切削方法，其特征在于，在經(jīng)由能夠在加工中心的載置臺(tái)上旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)來(lái)載置工件的情況下，將主軸的回旋的中心位置設(shè)為相對(duì)于與該回旋的中心軸正交的平面沿與其正交的方向或傾斜方向移動(dòng)自如，在沿傾斜方向移動(dòng)自如的情況下，通過(guò)與該移動(dòng)相應(yīng)地沿著所述平面的方向移動(dòng)所述工作臺(tái)，從而關(guān)于該載置臺(tái)上的相對(duì)于工件的所述工作臺(tái)的支撐位置，設(shè)定為工件的切削位置距主軸的回旋的中心位置為所述距離R，且維持能夠進(jìn)行切削的狀態(tài)，所述加工中心是不僅對(duì)工件進(jìn)行切削、還進(jìn)行其他加工的加工中心；

(4)根據(jù)所述(1)的針對(duì)工件的內(nèi)周面或外周面的切削方法，其特征在于，在由機(jī)器人的手臂把持工件的情況下，將主軸的回旋的中心位置設(shè)為相對(duì)于與該回旋的中心軸正交的平面沿與其正交的方向或傾斜方向移動(dòng)自如，在沿傾斜方向移動(dòng)自如的情況下，通過(guò)與該移動(dòng)相應(yīng)地沿著所述平面的方向移動(dòng)所述手臂，從而關(guān)于由該手臂把持的位置，設(shè)定為工件的切削位置距主軸的回旋的中心位置為所述距離R，且維持能夠進(jìn)行切削的狀態(tài)。

發(fā)明的效果

在本發(fā)明中，通過(guò)上述基本構(gòu)成(1)，能夠通過(guò)將切削速度設(shè)為恒定而確保均勻的切削表面，另一方面，通過(guò)基本構(gòu)成(2)、基本構(gòu)成(3)以及基本構(gòu)成(4)，能夠?qū)⒐ぜ膬?nèi)面或外面形成為各種彎曲面。

即，不需要如專利文獻(xiàn)2以及3所示那樣進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算或操作進(jìn)行控制。

附圖說(shuō)明

圖1是與用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的系統(tǒng)相關(guān)的框圖，(a)表示將工件載置于工作臺(tái)上的實(shí)施方式，(b)表示經(jīng)由能夠旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)將工件載置于加工中心的載置臺(tái)上的實(shí)施方式。

圖2是表示與主軸的回旋的中心軸正交方向的平面狀態(tài)的俯視圖，(a)表示對(duì)內(nèi)周面進(jìn)行切削的情況，(b)表示對(duì)外周面進(jìn)行切削的情況。

圖3表示通過(guò)移動(dòng)主軸的回旋的中心位置并且使回旋的半徑逐漸變化而形成通常的錐面形狀的方法，(a)是表示切削工具的頂端處的移動(dòng)軌跡的俯視圖，(b)表示通過(guò)上述逐漸變化所形成的錐面形狀的側(cè)視圖。

圖4表示通過(guò)使主軸的回旋的中心位置移動(dòng)并且使回旋的半徑階段地變化而形成階段性的錐面形狀的方法，(a)是表示切削工具的頂端處的移動(dòng)軌跡的俯視圖，(b)是表示通過(guò)上述階段變化所形成的階段性錐面形狀的側(cè)視圖。

圖5是表示不伴隨著主軸的回旋的中心位置的移動(dòng)、通過(guò)在工件的內(nèi)側(cè)區(qū)域以及外側(cè)區(qū)域使切削工具的頂端螺旋狀移動(dòng)且最終以圓周狀移動(dòng)從而形成圓環(huán)形狀的過(guò)程的立體圖，(a)表示形成圓環(huán)形狀的內(nèi)壁的過(guò)程，(b)表示形成圓環(huán)形狀的外壁的過(guò)程，(c)表示最終形成的圓環(huán)形狀。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1 主軸

2 切削工具

3 工件

4 工作臺(tái)

40 在加工中心中，對(duì)工件進(jìn)行切削之外的工作的工作部

41 加工中心的載置臺(tái)

5 控制裝置

6 回旋的中心軸或旋轉(zhuǎn)的中心軸

具體實(shí)施方式

如圖1(a)、(b)所示，本發(fā)明以回旋的主軸1、在主軸1的頂端側(cè)所具備的切削工具2、工件3、支撐該工件3的工作臺(tái)4(圖1(a)的情況)、或支撐該工件3的工作臺(tái)4以及載置該工作臺(tái)4的加工中心的載置臺(tái)41、或把持該工件3的機(jī)器人的手臂(未圖示)、還有對(duì)主軸1以及工作臺(tái)4、或?qū)λ鲚d置臺(tái)41(圖1(b)的情況)、或?qū)C(jī)器人的手臂的移動(dòng)進(jìn)行控制的控制裝置5為構(gòu)成要素。

另外，在圖1(a)、(b)中，空心箭頭表示主軸1的與回旋的半徑調(diào)整相伴的移動(dòng)以及上述正交方向或傾斜方向的移動(dòng)狀態(tài)，彎曲的箭頭表示主軸1的回旋狀態(tài)，從控制裝置5延伸出的虛線的箭頭表示用于控制回旋角速度的信號(hào)的發(fā)送狀態(tài)，實(shí)線的箭頭表示主軸1的與回旋的半徑的調(diào)整相伴的移動(dòng)、以及在上述基本構(gòu)成(2)、基本構(gòu)成(3)以及基本構(gòu)成(4)中主軸1的回旋的中心沿上述正交方向或傾斜方向移動(dòng)的情況以及用于對(duì)與主軸1的回旋的中心沿上述傾斜方向移動(dòng)相對(duì)應(yīng)的工作臺(tái)4、或所述載置臺(tái)41、或機(jī)器人的手臂的旋轉(zhuǎn)中心的移動(dòng)進(jìn)行控制的信號(hào)的發(fā)送狀態(tài)。

在本發(fā)明中，成為控制對(duì)象的主要因素，是主軸1的相對(duì)于回旋的中心的回旋角速度、主軸1的回旋的半徑(以上是基本構(gòu)成(1)的情況)，還有該回旋的中心相對(duì)于與主軸1的回旋中心軸6正交的平面向與其正交或斜交的方向移動(dòng)的位置或移動(dòng)速度(以上是基本構(gòu)成(2)、基本構(gòu)成(3)以及基本構(gòu)成(4)的情況)這樣的參數(shù)，在基本構(gòu)成(1)的情況下是兩個(gè)參數(shù)，在基本構(gòu)成(2)、基本構(gòu)成(3)以及基本構(gòu)成(4)的情況下是三個(gè)參數(shù)。

主軸1以及切削工具2，在預(yù)定的中心位置之下進(jìn)行回旋運(yùn)動(dòng)，切削工具2的頂端如圖2(a)所示對(duì)工件3的內(nèi)周面進(jìn)行切削，或如圖2(b)所示對(duì)工件3的外周面進(jìn)行切削，但因?yàn)橹鬏S1的自中心位置起的回旋的半徑調(diào)整自如，所以切削工具2的頂端處的曲率半徑也調(diào)整自如，能夠任意選擇切削曲面。

即，圖2(a)、(b)的圓周曲面只不過(guò)是表示了典型例而已，切削曲面絕對(duì)不限定于圓周曲面。

關(guān)于基于將切削面設(shè)為均勻狀態(tài)這一技術(shù)要求所對(duì)應(yīng)的基本構(gòu)成(1)的數(shù)學(xué)式的基準(zhǔn)，如下進(jìn)行說(shuō)明。

如圖2(a)、(b)所示，在將切削工具2的頂端的半徑設(shè)為R、將角度位置設(shè)為θ、另一方面將坐標(biāo)位置設(shè)為(X，Y)的情況下，X＝Rcosθ，Y＝Rsinθ成立，進(jìn)一步下述式2成立，

式2：

另外，各符號(hào)的“·”所示的點(diǎn)表示時(shí)間微分。

因此，在將切削速度設(shè)為V的情況下，下述式3成立。

式3：

根據(jù)上述關(guān)系式，在將主軸1的回旋角速度設(shè)為ω1、將工作臺(tái)4的回旋角速度設(shè)為ω2的情況下，為了使切削工具2的頂端處的切削速度V為恒定，只要在預(yù)先設(shè)定恒定量C的情況下，還與上述距離R以及作為其時(shí)間微分的相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行控制，使得下述式4成立即可。

式4：

本發(fā)明中，以形成各種形狀的內(nèi)周面和外周面的切削形狀為目的，也可以采用基本構(gòu)成(2)的實(shí)施方式，如圖1(a)所示，其特征在于，在將工件3載置于工作臺(tái)4的情況下，將主軸1的回旋的中心位置設(shè)為沿相對(duì)于與該回旋的中心軸6正交的平面正交的方向或傾斜方向移動(dòng)自如，在沿傾斜方向移動(dòng)自如的情況下，與該移動(dòng)相對(duì)應(yīng)地沿著所述平面的方向移動(dòng)所述工作臺(tái)4，由此關(guān)于該工作臺(tái)4上的工件3的支撐位置，設(shè)定為工件3的切削位置距主軸1的回旋的中心位置為所述距離R，且維持能夠進(jìn)行切削的狀態(tài)，

或，基本構(gòu)成(3)的實(shí)施方式，如圖1(b)所示，其特征在于，在經(jīng)由能夠在加工中心的載置臺(tái)41上旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)4而將工件3載置的情況下，將主軸1的回旋的中心位置設(shè)為沿相對(duì)于與該回旋的中心軸6正交的平面正交的方向或傾斜方向移動(dòng)自如，在沿傾斜方向移動(dòng)自如的情況下，與該移動(dòng)相對(duì)應(yīng)地沿著所述平面的方向移動(dòng)所述載置臺(tái)41，由此關(guān)于該載置臺(tái)41上的、所述工作臺(tái)4對(duì)工件3的支撐位置，設(shè)定為工件3的切削位置距主軸1的回旋的中心位置為所述距離R，且維持能夠進(jìn)行切削的狀態(tài)，

或，基本構(gòu)成(4)的實(shí)施方式，其特征在于，在由機(jī)器人(未圖示)的手臂把持工件3的情況下，將主軸1的回旋的中心位置設(shè)為沿相對(duì)于與該回旋的中心軸6正交的平面正交的方向或傾斜方向移動(dòng)自如，在沿傾斜方向移動(dòng)自如的情況下，與該移動(dòng)相對(duì)應(yīng)地沿著所述平面的方向移動(dòng)所述手臂，由此關(guān)于由該手臂把持的位置，設(shè)定為工件3的切削位置距主軸1的回旋的中心位置為所述距離R，且維持能夠進(jìn)行切削的狀態(tài)。

另外，在基本構(gòu)成(2)的構(gòu)成中，工作臺(tái)4不一定需要旋轉(zhuǎn)，但是，在基本構(gòu)成(3)的情況下，為了使對(duì)工件3進(jìn)行切削之外的工作的工作部40工作，則工作臺(tái)4需要設(shè)為能夠旋轉(zhuǎn)。

如基本構(gòu)成(2)、基本構(gòu)成(3)以及基本構(gòu)成(4)那樣，在將主軸1的回旋的中心設(shè)為沿傾斜方向移動(dòng)自如的情況下，由于主軸1的回旋的中心軸6自身移動(dòng)，因此為了維持切削工具2對(duì)工件3的切削狀態(tài)，優(yōu)選使所述工作臺(tái)4、或所述載置臺(tái)41的所述的平面的方向的位置(基本構(gòu)成(2)或基本構(gòu)成(3)的情況)、或所述手臂的所述平面的方向的位置(基本構(gòu)成(4)的情況)均與所述回旋的中心位置同步地移動(dòng)。

圖3(a)、(b)表示通過(guò)以使主軸1的回旋的中心位置沿上述正交方向或傾斜方向移動(dòng)、另一方面使上述回旋的半徑逐漸變化為特征的實(shí)施方式形成了通常的錐面形狀的外周面的情況。

另外，在將錐面形狀的兩側(cè)端部設(shè)為圓周曲面的情況下，如圖3(a)、(b)所示，在回旋的最初階段以及最終階段，使回旋的半徑大致恒定即可。

圖4(a)、(b)表示通過(guò)以使主軸1的回旋的中心位置沿上述正交方向或傾斜方向移動(dòng)、另一方面使上述回旋的半徑階段性變化為特征的實(shí)施方式形成了階梯狀態(tài)的錐面形狀的內(nèi)周面的情況。

如從圖3(a)、(b)以及圖4(a)、(b)可知，在上述基本構(gòu)成(2)中，能夠形成各種形狀的內(nèi)周面或外周面。

另外，上述各附圖都表示在使主軸1的回旋的中心沿相對(duì)于與回旋的中心軸6正交的平面正交的方向、即沿與回旋的中心軸6相同的方向移動(dòng)的情況，但是在使其沿相對(duì)于上述平面傾斜的傾斜方向移動(dòng)的情況下，也能夠得到全體形狀沿傾斜方向變化的錐面形狀。

與圖3(a)、(b)以及圖4(a)、(b)所示的實(shí)施方式不同，在不使主軸1的回旋的半徑變化的情況下，能夠得到通常的圓筒形狀(這里，是回旋的中心向上述正交方向移動(dòng)的情況)或傾斜方向圓筒形狀(這里，是回旋的中心沿上述傾斜方向移動(dòng)的情況)的內(nèi)周面或外周面(未圖示)。

圖5表示特征如下的實(shí)施方式：不使主軸1的回旋的中心位置沿上述正交方向或傾斜方向移動(dòng)，而是

(1)在工件3的接近回旋的中心的內(nèi)側(cè)區(qū)域，設(shè)為使從回旋的中心到切削工具的頂端的距離逐漸變大的狀態(tài)，由此使該頂端沿著螺旋狀的軌跡移動(dòng)，在上述距離達(dá)到最大狀態(tài)的階段，維持該最大的狀態(tài)而形成圓環(huán)形狀的內(nèi)壁，并且，

(2)在工件3的遠(yuǎn)離回旋的中心的外側(cè)區(qū)域，設(shè)為使從回旋的中心到切削工具2的頂端的距離逐漸變小的狀態(tài)，由此使該頂端沿著螺旋狀的軌跡移動(dòng)，在上述距離達(dá)到最小的狀態(tài)的階段，維持該最小狀態(tài)而形成圓環(huán)形狀的外壁，

由此形成圓環(huán)形狀。

在上述實(shí)施方式中，能夠迅速得到圓環(huán)形狀。

這樣，在本發(fā)明中，能夠通過(guò)利用切削速度的載荷而針對(duì)工件3進(jìn)行的切削迅速形成各種形狀的內(nèi)周面以及外周面，在上述施加載荷時(shí)不需要另行的控制，由此實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的控制。

實(shí)施例

實(shí)施例，其特征在于：采用多個(gè)主軸1以及突出設(shè)置于該主軸1的切削工具2。

在這樣的實(shí)施例中，能夠通過(guò)多個(gè)切削工具2的切削使切削速度進(jìn)一步提高，另一方面，能夠使個(gè)別的切削工具2的針對(duì)切削面的性狀平均化而確保更均勻的切削面。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

這樣，本發(fā)明能夠在恒定的切削速度之下在工件的內(nèi)周面以及外周面實(shí)現(xiàn)均勻的切削面并且確保各種形狀，其利用價(jià)值特別大。