旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)以及動(dòng)平衡的調(diào)整機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)以及動(dòng)平衡的調(diào)整機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]主軸具備裝配旋轉(zhuǎn)工具的主軸桿。在機(jī)床中，旋轉(zhuǎn)工具向主軸桿的安裝一般情況下使用彈簧夾頭或收縮夾頭來(lái)進(jìn)行。這些夾頭構(gòu)造的位置偏移較小，夾緊的強(qiáng)度也足夠強(qiáng)。
[0003]特別是在超精密加工中使用的主軸，為了降低主軸桿的軸承的發(fā)熱、振動(dòng)而使用空氣軸承。空氣軸承對(duì)較大的載荷的承受能力較低，所以若使主軸桿在具有較大的不平衡的狀態(tài)下高速旋轉(zhuǎn)，則存在軸承損傷的可能性。因此，需要每次修正平衡，使主軸桿的轉(zhuǎn)速提高，并反復(fù)進(jìn)行調(diào)整直到最終使用的組稿轉(zhuǎn)數(shù)下的動(dòng)平衡修正結(jié)束，所以成為花費(fèi)時(shí)間的作業(yè)。
[0004]參照?qǐng)D16A以及圖16B對(duì)以往的動(dòng)平衡的調(diào)整方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0005]圖16A所示的主軸5中，在主軸桿4上直接裝有彈簧夾頭(彈簧夾頭的工具支架3)，所以沒有調(diào)整工具的振動(dòng)的機(jī)構(gòu)。如圖16A所示，動(dòng)平衡的調(diào)整時(shí)，在主軸5上安裝振動(dòng)傳感器63和旋轉(zhuǎn)傳感器65，使主軸5的主軸桿4旋轉(zhuǎn)而由動(dòng)平衡測(cè)量裝置61測(cè)量。
[0006]動(dòng)平衡測(cè)量裝置61顯示應(yīng)當(dāng)向哪個(gè)旋轉(zhuǎn)相位追加多大的加重。如箭頭67所示，在彈簧夾頭(彈簧夾頭的工具支架3)的端面上如圖16B所示地每22.5°地設(shè)置有16處用于旋入平衡螺絲(未圖示)的螺孔35，在最接近由動(dòng)平衡測(cè)量裝置61所指示的相位的螺孔擰入指定重量的平衡螺絲(緊固螺絲)，對(duì)平衡進(jìn)行修正。因此，修正時(shí)必須停止主軸的旋轉(zhuǎn)。
[0007]就在超精密加工機(jī)等所使用的旋轉(zhuǎn)工具而言，優(yōu)選將與旋轉(zhuǎn)軸正交的方向的位置偏移抑制在I μπι以下、將旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)平衡的偏移抑制在1mg以下。彈簧夾頭、收縮夾頭選用安裝時(shí)位置難以偏移的構(gòu)造，與之相反地不是能夠修正偏移量的構(gòu)造。另外，這些夾頭的構(gòu)造中，難以將與旋轉(zhuǎn)軸正交的方向的位置偏移抑制在I μπι以下、將旋轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)平衡的偏移抑制在1mg以下的偏移。雖然通過(guò)安裝平衡用配重能夠手動(dòng)地對(duì)動(dòng)平衡進(jìn)行調(diào)整，但是每次加載配重時(shí)需要使主軸桿的旋轉(zhuǎn)停止，配重的拆裝難以自動(dòng)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的在于，鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點(diǎn)，提供一種旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)以及動(dòng)平衡的調(diào)整機(jī)構(gòu)，能夠使主軸旋轉(zhuǎn)地直接移動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具與工具支架的位置，從而對(duì)旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)與動(dòng)平衡進(jìn)行調(diào)整。
[0009]在本發(fā)明中，將工具安裝于專用的工具支架，該工具支架使用真空夾頭或磁性?shī)A頭而安裝于主軸。工具支架的外周上設(shè)置有使旋轉(zhuǎn)方向的相位與旋轉(zhuǎn)軸方向的位置移動(dòng)的多個(gè)突起，在使主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)該突起與靜止部相接觸，能夠使工具支架的安裝向任意方向移動(dòng)。在進(jìn)行調(diào)整時(shí)進(jìn)僅通過(guò)減弱真空或由空氣壓力減弱磁性?shī)A頭，就能夠容易地使工具支架移動(dòng)。此外，此處所謂的使主軸旋轉(zhuǎn)是指使主軸的主軸桿旋轉(zhuǎn)。
[0010]本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)以及動(dòng)平衡的調(diào)整機(jī)構(gòu)具備:安裝上述旋轉(zhuǎn)工具的主軸；保持上述旋轉(zhuǎn)工具的工具支架:將上述工具支架向上述主軸的旋轉(zhuǎn)軸方向吸引并且向與該主軸的旋轉(zhuǎn)軸方向垂直的方向可移動(dòng)地吸引的夾頭；設(shè)置于上述工具支架的外周面的第一突起；設(shè)置于在使上述主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)上述第一突起的軌跡形成的平面上的第二突起；以及直至上述第一突起與上述第二突起碰撞為止，任意地改變從上述主軸的旋轉(zhuǎn)軸到上述第二突起為止的距離的距離改變單元。
[0011]在本發(fā)明的調(diào)整機(jī)構(gòu)中，真空夾頭或磁性?shī)A頭通過(guò)吸引力將工具支架安裝于主軸，所以若施加外力能夠使與旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)位置移動(dòng)，從而能夠?qū)ぞ叩闹行钠?、?dòng)平衡的偏移進(jìn)行修正。磁性?shī)A頭利用永磁鐵即使在停電時(shí)工具也不落下。第二突起位于第一突起的旋轉(zhuǎn)平面上，所以若使主軸的旋轉(zhuǎn)軸與第二突起的相對(duì)距離接近則第一突起與第二突起碰撞。通過(guò)在旋轉(zhuǎn)中碰撞，第一突起被按壓，在工具支架上施加外力，所以工具支架的位置偏移。一般情況下，相比于施加靜態(tài)的力，施加敲擊(間斷的碰撞)能夠更容易使物體移動(dòng)微小距離。通過(guò)在旋轉(zhuǎn)部具有突起，與旋轉(zhuǎn)同步地被間斷地按壓，所以自動(dòng)且高速地進(jìn)行敲擊動(dòng)作。
[0012]上述第一突起也可以構(gòu)成為，在上述工具支架的外周面上改變旋轉(zhuǎn)方向的相位地配置多個(gè)，并配置為在上述主軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，上述第一突起的軌跡形成的多個(gè)旋轉(zhuǎn)平面不會(huì)相互重疊，并且，能夠通過(guò)改變上述主軸與上述第二突起的相對(duì)位置得到上述第一突起的任意一個(gè)與上述第二突起碰撞的配置。
[0013]在該實(shí)施方式中，第一突起旋轉(zhuǎn)軸方向的位置各不相同，所以在使主軸旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，能夠與旋轉(zhuǎn)同步地僅按壓(與第二突起碰撞)任意第一突起。另外，第一突起的旋轉(zhuǎn)方向的相位各不相同，所以工具支架僅向被按壓的第一突起的方向偏移。因此，能夠通過(guò)按壓哪個(gè)第一突起來(lái)選擇使旋轉(zhuǎn)中的工具支架移動(dòng)的方向。
[0014]上述第一突起可以有四個(gè)，各自的上述旋轉(zhuǎn)方向的相位相差90°。
[0015]在該實(shí)施方式中，在以每90°偏移的相位存在四個(gè)第一突起的情況下，在對(duì)其中任意一個(gè)過(guò)度按壓的情況下，只要按壓相位與之偏移180°的突起就能夠向其相反方向移動(dòng)，或者能夠按壓別的突起從而向與之正交的方向按壓，所以能夠使工具支架向任意方向移動(dòng)。此外，就第二突起而言數(shù)量不必與第一突起相同，可以只有一個(gè)。
[0016]上述主軸以及上述動(dòng)平衡調(diào)整機(jī)構(gòu)也可以搭載于機(jī)床，并構(gòu)成為能夠使用該機(jī)床的直動(dòng)軸或旋轉(zhuǎn)軸來(lái)任意地改變上述第一突起與第二突起的相對(duì)距離。
[0017]在該實(shí)施方式中，通過(guò)利用機(jī)床的軸，不需要其他的構(gòu)造(例如由氣缸驅(qū)動(dòng)第二突起從而使其與第一突起碰撞)，就能夠使任意的第一突起與第二突起碰撞。
[0018]上述機(jī)床由數(shù)值控制裝置控制，上述數(shù)值控制裝置具備調(diào)整部，該調(diào)整部根據(jù)上述直動(dòng)軸或上述旋轉(zhuǎn)軸的位置偏移的大小來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)工具的動(dòng)平衡的大小，根據(jù)上述主軸的旋轉(zhuǎn)角度與上述位置偏移的相位差來(lái)計(jì)算動(dòng)平衡向哪個(gè)方向偏移，并以對(duì)各軸進(jìn)行自動(dòng)控制從而使上述動(dòng)平衡的大小變?yōu)樽钚〉姆绞秸{(diào)整上述工具支架的位置。
[0019]在該實(shí)施方式中，搭載于機(jī)床的數(shù)值控制裝置為了控制各軸的位置而一直監(jiān)視位置偏差，在內(nèi)部帶有位置偏差的參數(shù)。包括工具的工具支架的動(dòng)平衡較差則振動(dòng)傳遞至機(jī)床所以位置偏差變差。若比較位置偏差的相位與主軸的旋轉(zhuǎn)角度則能夠計(jì)算動(dòng)平衡的偏移量和方向。基于該結(jié)果，以使相位最接近偏移方向的第一突起與第二突起接觸的方式反復(fù)進(jìn)行，就能夠使動(dòng)平衡最小。
[0020]上述機(jī)床由數(shù)值控制裝置控制，具備測(cè)量上述旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的量與相位的傳感器，上述數(shù)值控制裝置具備調(diào)整部，該調(diào)整部根據(jù)上述主軸的旋轉(zhuǎn)角度與上述的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的相位來(lái)計(jì)算動(dòng)平衡在哪個(gè)方向偏移，并以對(duì)各軸進(jìn)行自動(dòng)控制從而使上述旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的量變?yōu)樽钚〉姆绞秸{(diào)整上述工具支架的位置。
[0021]在該實(shí)施方式中，工具的振動(dòng)不對(duì)工具自身進(jìn)行測(cè)量就不能得到所以需要傳感器。若比較工具的振動(dòng)量和相位與主軸的旋轉(zhuǎn)角度則能夠計(jì)算動(dòng)平衡的偏移量和方向?；谠摻Y(jié)果，以使相位最接近偏移方向的第一突起與第二突起接觸的方式反復(fù)進(jìn)行，就能夠使工具的振動(dòng)最小。此外，工具的振動(dòng)成為最小的工具支架的位置與動(dòng)平衡成為最小的工具支架位置可以不一致。
[0022]上述夾頭可以是真空夾頭，上述調(diào)整機(jī)構(gòu)還具有能夠任意地改變?cè)撜婵諍A頭的真空度的真空度變更單元，在旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)或動(dòng)平衡的調(diào)整時(shí)通過(guò)使真空度下降。由此，通過(guò)在調(diào)整時(shí)使真空下降，易于移動(dòng)工具支架的位置。
[0023]上述夾頭也可以是由永磁體產(chǎn)生磁力的磁性?shī)A頭，上述調(diào)整機(jī)構(gòu)還包含向上述工具支架的安裝面輸送空氣壓力的機(jī)構(gòu)和能夠任意地改變空氣壓力的機(jī)構(gòu)，在旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)或動(dòng)平衡的調(diào)整時(shí)使上述空氣壓力上升。
[0024]在該實(shí)施方式中，磁性?shī)A頭也存在電磁鐵式，但是優(yōu)選不需電源供給從而在停電時(shí)也能吸附的永磁鐵式。但是，永磁鐵不能調(diào)整吸引力。通過(guò)以空氣壓力施加于永磁鐵的吸引力相反的力，易于移動(dòng)工具支架的位置。另外，工具支架更換時(shí)也可以使用空氣壓力，使工具支架易于拆下。
[0025]上述數(shù)值控制裝置還與碰撞檢測(cè)單元連接，該碰撞檢測(cè)單元通過(guò)上述位置偏移來(lái)檢測(cè)上述第一突起與上述第二突起的碰撞。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)以及動(dòng)平衡的調(diào)整機(jī)構(gòu)，能夠使主軸旋轉(zhuǎn)地直接移動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具與工具支架的位置，從而對(duì)旋轉(zhuǎn)工具的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)與動(dòng)平衡進(jìn)