CN105764636A - 机床及切削方法 - Google Patents

Abstract

本发明的机床及切削方法，以将工件保持在主轴与对置轴之间的同时容易并确实地加工工件的端面为目的。切削具有倾斜面(Wa)或曲面的工件(W)的机床(100)具备：保持并旋转工件(W)的主轴(7)；使切削工件(W)的具有直线切削刃的切削工具(T1)，沿将与主轴(7)的轴线平行的Z方向、与Z方向正交并且限定对工件(W)的切削量的X方向、和分别与Z方向和X方向正交的Y方向合成的方向，相对于工件(W)相对移动的移动装置(M1、M2、M3)；以及使切削工具(T1)的刀尖(Ta)的方向在从X方向看相对于Z方向倾斜的状态下从Y方向看相对于Z方向倾斜、与工件(W)的倾斜面(Wa)相对应的角度设定机构(19)。

Description

机床及切削方法

技术领域

本发明涉及切削具有倾斜面或曲面的工件的机床及切削方法。

背景技术

作为机床之一的车床，将作为加工对象的工件保持在旋转轴(心轴)上，边使工件旋转边利用车刀等加工刀具进行切削加工等(参照专利文献1)。在利用车床加工具有例如锥形嵌合部的心轴等具有倾斜面的工件的情况下，边根据倾斜面的倾斜度限定切削量边使加工刀具沿旋转轴方向移动，进行切削。但是，该切削加工由于难以获得要求的表面粗糙度，因此在例如利用车床进行预加工后，利用斜置磨具等研磨倾斜面进行精加工，通过这样获得要求的表面粗糙度。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第2701706号公报

发明的概要

发明要解决的课题

但是，在像所述那样在利用车床进行预加工后进行磨具带来的精加工的情况下，由于有必要在将工件从车床上卸载下来后重新将工件设置到磨床上，因此加工所需的时间整体变长了。并且，在磨床上使工件旋转的情况下，由于倾斜面的内周一侧与外周一侧圆周速度不同，因此在抵接了斜置磨具时的研磨量在倾斜面的内周一侧和外周一侧不同。因此，表面粗糙度变得不均匀，有时难以获得要求的表面粗糙度。

发明内容

鉴于这样的情况，本发明以提供在切削加工倾斜面或曲面的情况下能够将加工面精加工成高表面粗糙度、能够通过省略磨具进行的研磨工序来缩短加工时间的机床及切削方法。

本发明为切削具有倾斜面或曲面的工件的机床，具备：主轴，保持并旋转工件；移动装置，使切削工件的具有直线切削刃的切削工具沿将Z方向、X方向、和围绕与Y方向或者Z方向平行的轴的方向合成了的方向，相对于工件相对移动，Z方向与主轴的轴线平行，X方向与Z方向正交并且限定对工件的切削量，Y方向分别与Z方向和X方向正交；以及工具配置部，使切削工具的刀尖的方向在从X方向看相对于Z方向倾斜的状态下，从Y方向看相对于Z方向倾斜，并与工件的倾斜面或者曲面相对应。

并且，也可以具有保持切削工具的刀架；移动装置经由刀架使切削工具沿Z方向、X方向和Y方向移动。并且，也可以工具配置部形成在刀架与切削工具之间。并且，也可以工具配置部具有设定从Y方向看相对于Z方向的刀尖的角度的角度设定机构。并且，也可以角度设定机构具备：具有沿着Y方向的旋转轴的轴、和形成在轴的一部分上并且保持切削工具的保持件。并且，还可以具备被压入到保持件与轴之间、用来保持轴的旋转位置的锁紧套。并且，还可以具备用来调整轴的旋转位置的调整机构。并且，还可以具有使轴相对于保持件旋转、并且将轴保持在预定的旋转位置的驱动系统。

并且，本发明为切削具有倾斜面或曲面的工件的方法，具备：使工件旋转的工序；使切削工件的具有直线切削刃的切削工具相对于与工件的旋转轴的轴线平行的Z方向倾斜，从而与工件的倾斜面或曲面相对应的工序；以及使切削工具沿将Z方向、X方向、和围绕与Y方向或者Z方向平行的轴的方向合成了的方向，相对于工件相对移动、切削工件的工序，所述X方向与Z方向正交并且限定对工件的切削量，所述Y方向分别与Z方向和X方向正交。

发明的效果

根据本发明，由于使具有直线切削刃的切削工具相对于旋转的工件沿将Z方向、X方向和围绕与Y方向或Z方向平行的轴的方向合成的方向相对移动，使切削工具的刀尖的方向在从X方向看相对于Z方向倾斜的状态下从Y方向看相对于Z方向倾斜、与工件的倾斜面或者曲面相对应地切削工件的倾斜面或曲面，因此在使工件与切削工具沿Y方向相对移动之际，切削工具的刀尖顺利地切入工件，因此能够抑制工件的不需要的振动，能够提高工件的加工面的表面粗糙度。并且，由于将加工面精加工到高的表面粗糙度，因此能够省略以往那样的用来精加工的研磨工序，能够缩短工件加工所需要的时间。

并且，具有保持切削工具的刀架，通过移动装置经由刀架使切削工具沿Z方向、X方向和Y方向移动的结构，能够使切削工具稳定地沿Z方向等移动。并且，通过工具配置部形成在刀架与切削工具之间的结构，能够使切削工具的刀尖的方向容易与工件的倾斜面等对应。并且，通过工具配置部具有设定从Y方向看相对于Z方向的刀尖的角度的角度设定机构的结构，能够将切削工具的刀尖的方向容易地设定成与工件的倾斜面相对应的角度。并且，通过角度设定机构具备具有沿着Y方向的旋转轴的轴和形成在轴的一部分上、并且保持切削工具的保持件的结构，由于保持件随着轴的旋转而旋转，能够使刀尖的方向准确地变化。并且，通过具备压入保持件与轴之间、用来保持轴的旋转位置的锁紧套的结构，能够确实地固定切削工具的刀尖的方向。并且，通过具备用来调整轴的旋转位置的调整机构的结构，利用调整轴的旋转位置就能够微调切削工具的刀尖的方向。

并且，通过具有使轴相对于保持件旋转、并且将轴保持在预定的旋转位置的驱动系统的结构，能够根据工件的倾斜面等的倾斜度使切削工具的刀尖的方向移动，使刀尖的角度的调整变容易，同时通过边使切削工具沿Z方向移动边改变刀尖的角度，能够应对曲面的切削加工。

并且，根据本发明的切削方法，由于使切削工具相对于Z方向倾斜、与工件的倾斜面或曲面相对应，因此能够容易并且以高的表面粗糙度切削工件的倾斜面或曲面。

附图说明

图1表示第1实施形态的机床的主要部分的一例，(a)为侧视图，(b)为主视图；

图2放大表示与工件相对应的部分，(a)为立体图，(b)为主视图；

图3表示工具保持台的一例，(a)为主视图，(b)为从(a)的Q方向看的图；

图4表示角度设定机构的一例，(a)为沿着图3(a)的A-A线的剖视图，(b)为沿着图3(b)的B-B线的剖视图；(c)为沿着图3(b)的C-C线的剖视图；

图5为表示实施形态的切削方法的一例的流程图；

图6(a)表示相对于Z方向的切削工具的刀尖的方向，(b)表示从Z方向看工件时的切削工具的动作，(c)表示从X方向看工件时的切削工具的动作；

图7表示第2实施形态的机床的主要部分的一例，(a)为主视图，(b)为表示使用状态的图；

图8(a)为沿+Z方向看刀架的内部时的图，(b)为沿着(a)的D-D线的剖视图；

图9(a)、(b)为表示变形例的机床中切削工具的动作的图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施形态。但是，本发明并不局限于此。并且，在附图中为了说明实施形态，放大或强调记载一部分等适当变更比例尺进行展现。在以下各图中，利用XYZ坐标系说明图中的方向。在该XYZ坐标系中，将与水平面平行的平面作为YZ平面。在该YZ平面中，以主轴7(对置轴8)的旋转轴方向标记为Z方向，以与Z方向正交的方向标记为Y方向。并且，以与YZ平面垂直的方向标记为X方向。X轴为与Z方向正交，并且限定对工件的切削量的方向。X方向、Y方向和Z方向分别以图中箭头的方向为+方向，以与箭头的方向相反的方向为－方向进行说明。

〈第1实施形态〉

使用附图说明第1实施形态的机床100。图1表示第1实施形态的机床100的主要部分的一例，(a)为侧视图，(b)为主视图。图1所示的机床100为车床。在图1中，机床100的+Y一侧为正面，－Y一侧为背面。并且，机床100的±Z一侧为侧面，Z方向为机床100的左右方向。

如图1所示，机床100具有底座1。在底座1上设置有主轴箱2和尾座4。主轴箱2通过未图示的轴承等以能够旋转的状态支承主轴7。另外，主轴箱2固定在底座1上，但也可以是能够沿Z方向、X方向、Y方向等移动地形成，通过电动机等的驱动而移动的部件。在主轴7的+Z一侧的端部设置有卡盘驱动部9。卡盘驱动部9通过使多个抓爪9a沿主轴7的径向移动来保持工件W。图1中利用围绕主轴7的旋转轴等间隔地配置的3个抓爪9a把持工件W，但并不局限于此，抓爪9a的个数、形状可以使用能够保持工件W的任意的结构。

主轴7的－Z一侧的端部从主轴箱2向－Z方向突出，带轮11安装在该端部上。在带轮11与设置在底座1上的电动机12的旋转轴之间架设有传送带13。由此，主轴7由电动机12的驱动而经由传送带13旋转。电动机12由未图示的控制部驱动。作为电动机12利用例如具备转矩控制机构的电动机。并且，主轴7并不局限于由电动机12和传送带13驱动，也可以是利用齿轮列等将电动机12的驱动传递给主轴7的结构、利用电动机12直接使主轴7旋转的结构。

尾座4能够沿设置在底座1上的Z方向导轨3移动地形成。尾座4利用未图示的轴承等以能够旋转的状态支承对置轴8。成为主轴7的旋转轴方向与对置轴8的旋转轴方向在Z方向上一致的状态。在尾座4的－Z一侧的端部安装有顶尖10。

被抓爪9a保持的工件W在圆柱形的一部分上具有锥形倾斜面Wa。倾斜面Wa从主轴7一侧向对置轴8一侧半径逐渐变小。另外，作为工件W并不局限于图1所示的物体，也可以是例如倾斜角度相比于图1的工件W大的物体、与此相反小的物体。并且，作为工件W也可以是斜面从主轴7向对置轴8一侧半径逐渐变大的物体。并且，作为工件W也可以是具有多个倾斜面Wa的物体。并且，作为工件W也可以是在倾斜面Wa的中途倾斜角度不同的物体。

在像图1(b)的单点划线所示那样工件W纵长的情况下(Z方向长的情况下)，利用尾座4的顶尖10保持工件W的+Z一侧的端部。由此，由于纵长的工件W在被夹在主轴7与对置轴8之间的状态下旋转，因此能够在切削加工时稳定地使工件W旋转。在工件W短粗的情况下(Z方向短的情况下)，工件W仅由主轴7的抓爪9a保持而旋转。这种情况下，可以不使用尾座4。

接着，如图1(a)和(b)所示，在底座1上设置有沿Z方向配置的Z方向导轨5。并且，在Z方向导轨5的－X位置，设置有与Z方向导轨5同样沿Z方向配置的Z方向导轨5A。分别在Z方向导轨5、5A上设置有能够沿着Z方向导轨5、5A在Z方向移动的Z轴滑动体17、17A。Z轴滑动体17如图1(b)所示在Z方向驱动系统(移动装置)M1的驱动下沿Z方向移动，被保持在预定位置。另外，Z方向驱动系统M1使用例如电动机、液压等。并且，Z轴滑动体17A具有与上述Z方向驱动系统M1同样的驱动系统，在该驱动系统的驱动下沿Z方向移动，保持在预定位置。Z轴滑动体17A的驱动系统既可以是与Z方向驱动系统M1相同的结构，也可以是不同的结构。并且，也可以Z轴滑动体17、17A构成共同的Z方向驱动系统M1，驱动Z轴滑动体17、17A中的任一方或者双方。

在Z轴滑动体17、17A上分别形成X方向导轨18、18A。并且，在Z轴滑动体17、17A上分别设置能够沿X方向导轨18、18A移动的X轴滑动体15、15A。X轴滑动体15在X方向驱动系统(移动装置)M2的驱动下沿X方向移动，保持在预定位置。另外，X方向驱动系统M2使用例如电动机、液压等。并且，X轴滑动体15A具有与上述X方向驱动系统M2同样的驱动系统，在该驱动系统的驱动下沿X方向移动，保持在预定位置。X轴滑动体15A的驱动系统既可以是与X方向驱动系统M2相同的结构，也可以是不同的结构。

在X轴滑动体15、15A上分别形成Y方向导轨16、16A。并且，在X轴滑动体15、15A上分别设置能够沿着Y方向导轨16、16A移动的刀架驱动部21、21A。刀架驱动部21在Y方向驱动系统(移动装置)M3的驱动下沿Y方向移动，保持在预定位置。另外，Y方向驱动系统M3使用例如电动机、液压等。并且，刀架驱动部21A具有与上述Y方向驱动系统M3同样的驱动系统，在该驱动系统的驱动下沿Y方向移动，保持在预定位置。刀架驱动部21A的驱动系统既可以是与Y方向驱动系统M3相同的结构，也可以是不同的结构。

在刀架驱动部21、21A的每一个中收容有电动机等旋转驱动装置。在刀架驱动部21上安装有第1转台(刀架)23。第1转台23在旋转驱动装置的驱动下能够以Z方向为轴旋转。同样，在刀架驱动部21A上安装有第2转台(刀架)23A。第2转台23A在旋转驱动装置的驱动下能够以Z方向为轴旋转。第1转台23配置在工件W的上方(+X一侧)，第2转台23A配置在工件W的下方(－X一侧)。利用这些第1和第2转台23、23A夹着工件W地配置。

在第1和第2转台23、23A的周围，设置有用来保持切削工具T的多个保持部。切削工具T被保持在这些保持部的全部或一部分上。因此，通过旋转第1和第2转台23、23A选择所希望的切削工具T。保持在第1和第2转台23、23A的保持部的切削工具T能够对各保持台更换。作为切削工具T除了对工件W实施切削加工的车刀等外，也可以使用钻头、立铣刀等旋转工具。另外，钻头等旋转工具被安装在收容到保持部的小型电动机的旋转轴上而使用。

第1和第2转台23、23A在多个保持部的一个上形成有工具保持台24、24A。工具保持台24和24A既可以是相同的结构，也可以是不同的结构。并且，第2转台23A上也可以不设置工具保持台24A。

在工具保持台24上安装有能够与工件W的倾斜面Wa相对应的切削工具T1。即，切削工具T1经由工具保持台24保持在第1转台23上。另一方面，在工具保持台24A上安装有切削工具T。即，切削工具T经由工具保持台24A保持在第2转台23A上。安装在工具保持台24A上的切削工具T既可以是与安装在工具保持台24上的切削工具T1相同的工具，也可以是不同的工具。

图1所示的机床100中，在工件W的±X一侧夹着工件W地配置有切削工具T、T1，但也可以配置在任意一侧。并且，切削工具T、T1相对于工件W沿X方向(上下方向)配置，但也可以取而代之相对于工件W沿水平方面(Y方向)配置。并且，切削工具T、T1对工件W的切削可以由未图示的控制部进行控制，由任意一个来切削工件W，或者也可以是交替使用两者的情况、同时使用两者的情况等中的任意一种情况。

并且，图1中作为刀架使用第1和第2转台23、23A，但并不局限于此，也可以利用梳齿形刀架。梳齿形刀架将切削工具T保持在多个梳齿部分的每一个中，通过沿梳齿排列的方向移动选择多个切削工具T中的任一个。

图2作为与工件W相对应的部分放大表示包含主轴7和第1转台23的主要部分，(a)为立体图，(b)为主视图。如图2(a)和(b)所示，在第1转台23的－X一侧的面23a上，安装有工具保持台24。工具保持台24被上述Z方向驱动系统M1和X方向驱动系统M2与第1转台23一体沿Z方向和X方向移动。并且，工具保持台24被上述Y方向驱动系统M3沿Y方向移动。因此，工具保持台24能够被Z方向驱动系统M1、X方向驱动系统M2和Y方向驱动系统M3分别相对于工件W沿Z方向、X方向和Y方向移动地设置。

结果，切削工具T1(T)通过Z轴滑动体17(17A)、刀架驱动部21(21A)和工具保持台24(24A)分别被Z方向驱动系统M1、X方向驱动系统M2和Y方向驱动系统M3驱动，能够相对于工件W沿将Z方向、X方向和Y方向的全部或一部分合成后的方向移动。

图3表示工具保持台24的一例，(a)为主视图(从Y方向看的图)，(b)为从(a)的Q方向看的图。如图3所示，工具保持台24具有配置切削工具T1的工具配置面24f。工具配置面24f相对于第1转台23的面23a(YZ平面)倾斜地形成，朝向主轴7一侧。切削工具T1经由角度设定机构(工具配置部)19而被保持在工具保持台24上。切削工具T1具有形成为直线状的刀刃(直线切削刃)。该直线切削刃的刀尖Ta的方向如图3(a)所示从Y方向看时相对于Z方向倾斜。并且，如图3(b)所示，从Q方向看时刀尖Ta的方向也倾斜。因此，从X方向看时刀尖Ta的方向也相对于Z方向倾斜。

利用图3和图4说明角度设定机构19。图4表示角度设定机构19的一例，(a)为沿着图3(a)的A-A线的剖视图，(b)为沿着图3(b)的B-B线的剖视图，(c)为沿图3(b)的C-C线的剖视图。如图4(a)所示，在工具保持台24上沿与Y方向平行的方向形成有通孔24h。在通孔24h的内部配置有支承轴(轴)25。支承轴25形成为圆柱状或圆筒状。通孔24h的半径比支承轴25的半径大，在支承轴25与通孔24h的内壁之间形成间隙。因此，支承轴25能够相对于通孔24h在围绕与Y方向平行的旋转轴AX1的轴线的方向上旋转地设置。

通孔24h在工具保持台24的Y方向的两端部半径扩大。在该部分压入锁紧套26。锁紧套26安装在工具保持台24的+Y一侧的面和－Y一侧的面这2个地方。锁紧套26具有压入部26a、法兰部26b和螺栓26c。压入部26a被压入通孔24h的内壁与支承轴25之间。通过该压入部26a限制支承轴25的旋转。并且，法兰部26b沿着工具保持台24的+Y一侧的面和－Y一侧的面配置。法兰部26b经由螺栓26c而被固定在工具保持台24上。通过该锁紧套26变成保持支承轴25的旋转位置的状态。

在支承轴25的外周的一部分上设置有保持件安装部25a。保持件安装部25a从支承轴25的周面向工具配置面24f一侧突出地形成。另外，在工具配置面24f上形成有开口部24g，保持件安装部25a从该开口部24g突出到外部。在保持件安装部25a上安装有保持件27。保持件27具有例如多个螺栓孔27a，经由螺栓27b等固定部件连接到支承轴25的保持件安装部25a上。该保持件27保持切削工具T1。

切削工具T1经由连结部件27c固定在保持件27上。图3和图4所示的结构中，使用能够利用连结部件27c更换切削工具T1的例如不重磨刀片，但不局限于此。例如，也可以使用刀尖被一体化在保持件27上的切削工具。这种情况下，切削工具能够相对于保持件安装部25a进行更换。

支承轴25、锁紧套26和保持件27构成设定切削工具T的刀尖Ta的方向从Y方向看相对于Z方向的角度的角度设定机构19。角度设定机构19形成在第1转台23与切削工具T1之间。另外，支承轴25并不局限于设置在工具保持台24上的结构，例如既可以设置在第1转台23内，也可以夹在第1转台23与工具保持台24之间的状态配置。

在工具保持台24的开口部24g与支承轴25的保持件安装部25a之间，像图3(b)所示那样形成有预定的间隙。因此，当使支承轴25旋转时，能够使保持件安装部25a以旋转轴AX1为中心旋转与该间隙相等的量。通过该保持件安装部25a的旋转，能够使切削工具T1旋转。由此，能够设定相对于Z方向的从Y方向看的刀尖Ta的方向的角度。

并且，如图3(b)、图4(b)和(c)所示，在工具保持台24上作为调整机构设置有拉力螺栓28和推力螺栓29。拉力螺栓28和推力螺栓29分别从工具保持台24的表面插入内部，顶端部分别与保持件安装部25a连接。拉力螺栓28的顶端部螺纹连接到保持件安装部25a上，通过旋转拖拽例如保持件安装部25a，微调刀尖Ta的角度。推力螺栓29螺纹连接到固定在工具保持台24上的螺母中，同时顶端与保持件安装部25a接触。通过使拉力螺栓28旋转，能够推开保持件安装部25a，微调刀尖Ta的角度。

另外，对于拉力螺栓28和推力螺栓29的个数、配置并不局限于上述结构。并且，作为调整机构并不局限于使用拉力螺栓28和推力螺栓29，也可以使用能够微调刀尖Ta的角度的其他调整机构。并且，是否形成调整机构是任意的，也可以不形成调整机构。

接着，使用附图说明像所述那样构成的机床100的动作。图5为表示机床100的动作的流程图。

首先，将作为加工对象的工件W保持在主轴7上。例如，未图示的工件输送装置为了将作为加工对象的工件W取到装载位置，并且将该工件W输送到主轴7，利用抓爪9a保持工件W的两端。另外，在工件W细长的情况下，也可以利用对置轴8的顶尖10把持工件W的另一端。另外，从工件输送装置进行的工件W的输送到由抓爪9a的驱动对工件W的保持的一连串的动作既可以例如按照来自未图示的控制部的指示来进行，也可以由操作者的手动操作来进行。

在把持工件W后，通过驱动电动机12使主轴7旋转，使工件W旋转(步骤S01)。另外，在利用主轴7和对置轴8把持工件W的情况下，使主轴7和对置轴8同步旋转。并且，工件W的转速根据加工处理适当设定。另一方面，进行切削工具T1的选择和刀尖Ta的角度的设定。首先，旋转第1转台23(23A)选择切削工具T。然后，使切削工具T1的刀尖Ta与工件W的倾斜面Wa相对应地设定切削工具T1的倾斜度(步骤S02)。另外，切削工具T1的选择和刀尖Ta的角度的设定也可以在工件W旋转之前进行。

切削工具T1的倾斜度的设定使用角度设定机构19按以下次序进行。首先，松开压入工具保持台24的2个地方的锁紧套26的螺栓26c，使压入部26a沿Y方向移动，使支承轴25变成能够旋转的状态(参照图4(a))。接着，使支承轴25围绕旋转轴AX1旋转，使保持件27围绕Y轴转动移动。由此，保持件27的倾斜度变化，切削工具T1的刀尖Ta的方向相对于Z方向变化。

在使刀尖Ta的方向(倾斜度)成为所希望的方向地确定支承轴25的旋转位置后，通过拧紧锁紧套26的螺栓26c固定支承轴25的旋转位置。结果，刀尖Ta的方向被设定为所希望的倾斜度。另外，也可以根据需要使用拉力螺栓28和推力螺栓29微调刀尖Ta的倾斜度。

在步骤S02中设定了刀尖Ta的倾斜度后，在工件W的旋转稳定的阶段，利用切削工具T1对工件W的倾斜面Wa进行切削(步骤S03)。在切削加工中，切削工具T1的刀尖Ta移动的XYZ坐标位置由Z轴滑动体17向Z方向的移动、刀架驱动部21向X方向的移动、工具保持台24向Y方向的移动设定，分别由Z方向驱动系统M1、X方向驱动系统M2和Y方向驱动系统M3的驱动进行。另外，刀尖Ta的X方向的位置限定对工件W的倾斜面Wa的切削量。

本实施形态中使切削工具T1的刀尖Ta沿着工件W的倾斜面Wa在Z方向和X方向上移动，并且在该倾斜面Wa的切线方向即Y方向移动，进行加工。这样的切削工具T1向X方向、Y方向和Z方向的移动基于例如预先设定在未图示的控制部所具备的存储部等中的信息(加工程序菜单)来进行。但是，也可以操作者手动操作进行切削工具T1的移动。

图6(a)表示相对于Z方向的切削工具T1的刀尖Ta的方向，(b)表示从－Z方向看工件W时切削工具T1(刀尖Ta)的动作，(c)表示从－X方向看工件W时切削工具T1(刀尖Ta)的动作。如图6(a)所示，切削工具T1的刀尖Ta相对于Z方向设定为角度α。因此，在刀尖Ta从工件W的－Y一侧移动到+Y一侧的情况下，刀尖Ta的+Z一侧先与工件W抵接。

上述步骤S03中的切削加工如图6(b)和(c)所示通过使刀尖Ta沿将X方向、Y方向和Z方向合成后的合成方向R移动来进行。该合成方向R成为沿与工件W的倾斜面Wa相切的平面的轨道。首先，刀尖Ta的+Z一侧的第1端部Ta1与倾斜面Wa的小径部Wb(+Z一侧的端部的半径最小的部分)接触，在该第1端部Ta1进行倾斜面Wa的切削。然后，通过刀尖Ta沿倾斜面Wa沿合成方向R移动，向工件W的切削部分变成从第1端部Ta1向第2端部Ta2逐渐沿－Z方向错开的状态。这样，虽然刀尖Ta沿Y方向移动，但刀尖Ta沿直线L与工件W的倾斜面Wa接触，沿Z方向前进下去。

在刀尖Ta的第2端部Ta2到达倾斜面Wa的大径部Wc(－Z一侧的端部即半径最大的部分)的阶段，结束倾斜面Wa的切削加工。这样，使用刀尖Ta的从第1端部Ta1到第2端部Ta2的整个部分切削倾斜面Wa，但也可以使用刀尖Ta的一部分切削倾斜面Wa。在刀尖Ta在直线L上前进期间，刀尖Ta沿Z方向移动，同时还沿X方向移动。除此以外，刀尖Ta还沿Y方向移动，但有关切削的移动量与从第1端部Ta1到第2端部Ta2的Y方向上的距离相等。因此，如图6(a)所示，随着刀尖Ta与Z方向的角度α、从第1端部Ta1到第2端部Ta2的刀尖Ta的长度不同，刀尖Ta的向Y方向的移动量变化。例如，在刀尖Ta的角度比α大、刀尖Ta长的情况下，与图6所示的情况相比在倾斜面Wa的切削中向Y方向的移动量变大。

另外，在使刀尖Ta沿合成方向R移动的情况下，使其合成方向R中的X方向的速度、Y方向的速度和Z方向的速度分别一定地设定，但并不局限于此。例如，也可以在小径部Wb处使Y方向的速度快，随着向大径部Wc前进，使Y方向的速度变慢。这种情况下，也可以根据Y方向的移动速度的变化改变Z方向、X方向的速度，切削所希望的倾斜面Wa。

并且，也可以不改变移动方向R，使移动速度变化。在切削工件W的情况下，每旋转单位的移动量(进给量)f、切削部分中离旋转中心的距离(半径)r与切削后的表面精度t的关系利用t＝f²/8r来表示。因此，在使进给量f为一定的情况下，在切削部分的半径大的位置，表面精度t高，在切削部分的半径小的位置表面精度t变低。因此通过例如与切削部分的半径r相对应地改变进给量f，能够使表面精度t为一定。例如，倾斜面Wa的小径部Wb一侧与大径部Wc一侧相比半径小。因此通过在切削倾斜面Wa的小径部Wb一侧的情况下减小进给量f，在切削大径部Wc一侧的情况下增大进给量f，能够使倾斜面Wa的径向上表面精度t均匀。

另外，虽然以上描述了使用第1转台23的切削工具T1的切削加工，但也可以再加上第2转台23A的切削工具T(参照图1)进行工件W的切削。这种情况下，可以使第2转台23A的切削工具T在工件W的－X一侧在与所述切削工具T1相同的轨道上移动，切削倾斜面Wa。并且，切削工具T也可以切削倾斜面Wa以外的部分。在利用切削工具T1、T双方切削倾斜面Wa的情况下，既可以利用不同的切削量进行倾斜面Wa的同一环形部分的切削，也可以分别切削倾斜面Wa的不同部分。

当工件W的切削加工结束时，解除抓爪9a的保持，利用未图示的工件输送装置从机床100的加工区域取出工件W。另外，从抓爪9a的解除到工件输送装置进行的工件W的取出的一连串的动作依照例如来自未图示的控制部的指示来进行，或者也可以由操作者的手动操作来进行。另外，当利用未图示的控制部进行从工件W的搬入到取出时，能够自动地进行所述切削加工。但是，也可以取代全部自动地进行这样的动作，手动进行部分或全部动作。

这样，本实施形态的机床100由于使切削工具T1相对于旋转的工件W沿将Z方向、X方向和Y方向合成后的合成方向R移动来切削工件W的倾斜面Wa，因此能够以高的表面粗糙度切削倾斜面Wa，不需要使用磨具等的研磨加工，因此能够缩短到达制品完成的时间。另外，本说明书中使用的表面粗糙度使用例如平均粗糙度(Ra)，但也可以用其他的指标。

〈第2实施形态〉

说明第2实施形态的机床200。

图7表示第2实施形态的机床200的主要部分的一例，(a)为主视图，(b)为表示使用状态的图。另外，在图7中，未图示的结构采利用与图1所示的机床100相同的结构。并且，在图7中，对于与第1实施形态相同或者同等的结构部分添加相同的附图标记，省略或者简化说明。另外，该第2实施形态中角度设定机构(工具配置部)119的结构与第1实施形态的角度设定机构19不同。

如图7(a)所示，工具保持台124具有角度设定机构119。角度设定机构119具有用来使支承轴25旋转的驱动系统M4、蜗杆轴122和蜗轮123。将驱动系统M4的一例表示在图8(a)和(b)中。图8(a)为沿+Z方向看第1转台23(第2转台23A)内部时的图，(b)为沿(a)的D-D线的剖视图。如图8(a)和(b)所示，该驱动系统M4具有电动机31、蜗轮32、传动轴33和锥齿轮34、35。

电动机31配置在第1转台23的+Z一侧，安装在例如刀架驱动部21上。电动机31具有与Y方向平行的输出轴31a。输出轴31a以与Y方向平行的旋转轴为中心旋转。蜗轮32具有安装在输出轴31a上的螺旋齿轮32a和安装在传动轴33上的斜齿齿轮32b。蜗轮32将输出轴31a的旋转传递给传动轴33。

传动轴33利用例如轴承33a、33b能够以与Z方向平行的旋转轴为中心旋转地支承着。在传动轴33的+Z一侧的端部安装有斜齿齿轮32b。在传动轴33的－Z一侧的端部安装有锥齿轮34。锥齿轮34与锥齿轮35啮合。锥齿轮35安装在蜗杆轴122上。锥齿轮34、35将传动轴33的旋转传递给蜗杆轴122。

蜗杆轴122利用例如轴承36a、36b能够以与X方向平行的旋转轴为中心旋转地支承着。在蜗杆轴122的－X一侧的端部安装有锅杆123a。锅杆123a的齿与蜗轮123b的齿啮合。蜗轮123b固定在支承轴25上。在蜗轮123b上沿Y方向并排列配置有多个与X方向平行的齿。通过蜗杆轴122旋转，锅杆123a旋转，对蜗轮123b施加旋转力，该力使支承轴25旋转。

蜗杆轴122具有与X方向平行的旋转轴AX2，在来自驱动系统M4的驱动力的作用下沿围绕X轴的方向旋转。蜗杆轴122由例如轴承36a、36b能够旋转地支承着。蜗轮123具有锅杆(螺旋齿轮)123a和蜗轮(斜齿齿轮)123b。锅杆123a形成在蜗杆轴122的－X一侧的端部，与旋转轴122一体围绕X轴旋转。蜗轮123b固定在支承轴25上。蜗轮123b使旋转轴与支承轴25的旋转轴AX1一致地配置。蜗轮123b与锅杆123a啮合，通过锅杆123a的旋转围绕Y轴旋转。因此，通过蜗杆轴122旋转，锅杆123a旋转，对蜗轮123b施加旋转力，该力使支承轴25旋转。

通过支承轴25绕Y轴旋转，安装在保持件27上的切削工具T1的刀尖Ta的倾斜度改变，保持该倾斜度。这样，通过角度设定机构119，根据驱动系统M4的驱动设定支承轴25的旋转位置，由此，设定安装在保持件27上的切削工具T1的刀尖Ta的倾斜度。

另外，对于支承轴25的旋转位置(刀尖Ta的倾斜度)既可以例如由机床200具备的未图示的控制部进行控制，也可以由操作者的手动操作进行。并且，也可以具备检测刀尖Ta的倾斜度的传感器，由该传感器的输出控制刀尖Ta的倾斜度。这种情况下，可以使用光学式、电磁式的非接触型传感器。另外，并不局限于利用图7所示的结构使支承轴25旋转。也可以例如利用伺服电动机等直接使支承轴25旋转。

图7(b)为表示使用第2实施形态的机床200切削具有曲面W1a的工件W1的样子的图。如图7(b)所示，工件W1在夹着曲面部W1a的两侧形成有轴部W1b、W1c。曲面部W1a形成为从轴部W1b一侧的端部W1d到轴部W1c一侧的端部W1e具有一定的曲率的球面状。该工件W1通过轴部W1b被卡夹部9a保持，通过主轴7的旋转以Z方向为轴旋转。

在加工这样的工件W1的曲面部W1a之际，首先与端部W1e的切线方向相对应地设定刀尖Ta的倾斜度。刀尖Ta的倾斜度设定像上述那样通过驱动驱动系统M4使支承轴25旋转来进行。接着，随着使刀尖Ta沿Z方向移动，使刀尖Ta沿X方向和Y方向移动，同时使刀尖Ta的方向成为曲面部W1a的切线方向地使支承轴25旋转，使刀尖Ta的倾斜度连续地变化。通过使这样的动作一直进行到刀尖Ta到达端部W1d，能够进行曲面部W1a的切削加工。

另外，根据曲面部W1a的形状，有时刀尖Ta的倾斜度不能追随曲面。例如，如图7(b)所示，对于曲面部W1a的+Z一侧，难以使刀尖Ta倾斜到切线方向。在这样的情况下，通过例如从端部W1e切削到最大半径部分，接着从抓爪9a取下工件W1的轴部W1b，将轴部W1c保持在抓爪9a上，同样从端部W1d切削到最大半径部分，通过这样能够进行曲面部W1a的整个面的切削。

这样，根据本实施形态，由于能够在切削中改变切削工具T1的刀尖Ta的方向，因此即使在曲面W1a这样加工对象面的倾斜度连续地变化的情况下也能够应对。而且与第1实施形态同样，在曲面部W1a能够获得高的表面粗糙度，不需要研磨加工，因此能够缩短到达完成制品的时间。

另外，在第2转台23A配置在工件W1的－X一侧的情况下(参照图1)，通过例如利用图7所示的切削工具T1切削曲面部W1a中的从端部W1e到最大半径部分，同时利用第2转台23A的切削工具T切削曲面部中的从端部W1d到最大半径部分，不利用抓爪9a换抓工件W1就能够切削曲面部W1a的整个面。并且，在第2实施形态中，曲面部W1a中的端部W1d、W1e与其他的曲面部W1a相比半径小。因此，通过在端部W1d、W1e附近减小切削工具T1的移动速度(进给量)，在包含最大半径的其他曲面部W1a增大进给量，能够使曲面部W1a中的表面粗糙度均匀。

虽然以上说明了实施形态，但本发明并不局限于所述说明，在不超出本发明宗旨的范围内能够进行种种变更。例如，上述各实施形态中举了利用工具保持台24、124切削工具T、T1与Y方向平行地移动的情况为例进行了说明，但并不局限于此。

例如，也可以是像图9(a)所示那样保持切削工具T1的工具保持台224能够在围绕与Z轴平行的旋转轴AX3的方向C上转动的结构。另外，工具保持台224能够被未图示的移动装置沿Z方向和X方向移动这一点与上述各实施形态同样。在该结构中，通过使工具保持台224在围绕旋转轴AX3的方向C上转动，并且在X方向上移动地进行同步控制，能够使切削工具T1的刀尖与工件W的倾斜面Wa(参照图6(b)等)相对应。这种情况下，切削工具T1的刀尖Ta沿将Z方向、X方向和围绕旋转轴AX3的方向C合成后的方向移动，进行工件W的切削。

并且，所述实施形态中，在进行工件W的切削之际使切削工具T1的刀尖Ta从小径部Wb向着大径部Wc进行加工，但也可以与此相反，像图9(b)所示那样使刀尖Ta从大径部Wc向着小径部Wb进行切削。在切削工序中，例如使工件W的旋转方向与所述实施形态中的工件W的旋转方向相反，使刀尖Ta的第1端部Ta1与倾斜面Wa的大径部Wc接触地配置切削工具T1，从第1端部Ta1进行倾斜面Wa的切削。然后，通过使刀尖Ta沿倾斜面Wa在合成方向R1移动，变成向工件W的切削部分从第1端部Ta1向第2端部Ta2逐渐沿+Z方向错开的状态。该合成方向R1为将X方向、Y方向和Z方向合成后的方向，成为沿着与工件W的倾斜面Wa相切的平面的轨道。并且，合成方向R1为与所述实施形态的合成方向R相反的方向。并且，在刀尖Ta的第2端部Ta2到达倾斜面Wa的小径部Wb的阶段倾斜面Wa的切削加工完成。

并且，所述各实施形态中，举第1转台23能够沿Z方向、X方向和Y方向移动的结构为例进行了说明，但并不局限于此。例如，也可以采用使工具保持台24、124能够相对于第1转台23沿Y方向移动的结构。这种情况下，通过与第1转台23另行设置驱动系统就能够应对。另外，对于第2转台23A也同样。

并且，上述各实施形态中，作为工具配置部举了使用设定从Y方向看相对于Z方向的刀尖Ta的角度的角度设定机构19、119的结构为例进行了说明，但并不局限于此。例如，作为工具配置部也可以是不设定从Y方向看相对于Z方向的刀尖Ta的角度而是以固定的角度配置刀具的结构。

附图标记的说明

W-工件；Wa-倾斜面；W1a-曲面；100、200-机床；7-主轴；T1-切削工具；M1-Z方向驱动系统(移动装置)；M2-X方向驱动系统(移动装置)；M3-Y方向驱动系统(移动装置)；Ta-刀尖；19、119-角度设定机构(工具配置部)

Claims (9)

1.一种机床，切削具有倾斜面或曲面的工件，具备：

主轴，保持并旋转所述工件；

移动装置，使切削所述工件的具有直线切削刃的切削工具沿将Z方向、X方向、和围绕与Y方向或者所述Z方向平行的轴的方向合成了的方向，相对于所述工件相对移动，所述Z方向与所述主轴的轴线平行，所述X方向与所述Z方向正交并且限定对所述工件的切削量，所述Y方向分别与所述Z方向和所述X方向正交；以及

工具配置部，使所述切削工具的刀尖的方向在从所述X方向看相对于所述Z方向倾斜的状态下，从所述Y方向看相对于所述Z方向倾斜，并与所述工件的倾斜面或者曲面相对应。

2.如权利要求1所述的机床，具有保持所述切削工具的刀架；

所述移动装置经由所述刀架使所述切削工具沿所述Z方向、所述X方向和所述Y方向移动。

3.如权利要求2所述的机床，所述工具配置部形成在所述刀架与所述切削工具之间。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的机床，所述工具配置部具有设定从所述Y方向看相对于所述Z方向的所述刀尖的角度的角度设定机构。

5.如权利要求4所述的机床，所述角度设定机构具备：具有沿着所述Y方向的旋转轴的轴、和形成在所述轴的一部分上并且保持所述切削工具的保持件。

6.如权利要求5所述的机床，具备被压入到所述保持件与所述轴之间、用来保持所述轴的旋转位置的锁紧套。

7.如权利要求6所述的机床，具备用来调整所述轴的旋转位置的调整机构。

8.如权利要求5所述的机床，具有使所述轴相对于所述保持件旋转、并且将所述轴保持在预定的旋转位置的驱动系统。

9.一种切削具有倾斜面或曲面的工件的方法，具备：

使工件旋转的工序；

使切削所述工件的具有直线切削刃的切削工具相对于与所述工件的旋转轴的轴线平行的Z方向倾斜，从而与所述工件的倾斜面或曲面相对应的工序；以及

使所述切削工具沿将所述Z方向、X方向、和围绕与Y方向或者所述Z方向平行的轴的方向合成了的方向，相对于所述工件相对移动、切削所述工件的工序，所述X方向与所述Z方向正交并且限定对所述工件的切削量，所述Y方向分别与所述Z方向和所述X方向正交。