專利名稱：微細(xì)形狀切削加工裝置及微細(xì)形狀切削加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用切削工具而在被加工物的表面加工微細(xì)的凹凸的微 細(xì)形狀的切削加工裝置及微細(xì)形狀切削加工方法。
背景技術(shù)：
作為使用切削工具在被加工物的表面加工微細(xì)的凹凸的裝置或方法，
公知有文獻(xiàn)(特開2006-123085號(hào)公報(bào))中公開的"微細(xì)表面形狀切削加 工裝置及微細(xì)切削加工方法"。
該裝置構(gòu)成為，具備第1滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，搭載被加工物并進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 第2滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，沿與該第1滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向進(jìn)行間歇定位 運(yùn)動(dòng)；工具切入機(jī)構(gòu)，沿分別與這些第l及第2滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軸垂直的 方向高速并微細(xì)地控制切削工具的切入量；以及位置檢測(cè)器，隨著第l滑 動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生脈沖信號(hào)。
為了在被加工物的表面加工微細(xì)表面形狀，在第l滑動(dòng)機(jī)構(gòu)向正方向 運(yùn)動(dòng)時(shí)，與從位置檢測(cè)器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)同步而借助工具切入機(jī)構(gòu)使切削 工具的切入量高速地變化，在第1滑動(dòng)機(jī)構(gòu)向反方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，使切削工具 從被加工物退避，且每一次第1滑動(dòng)機(jī)構(gòu)往復(fù)時(shí)令第2滑動(dòng)機(jī)構(gòu)送進(jìn)固定 量。由此，能夠在被加工物的表面加工微細(xì)表面形狀。
在上述的文獻(xiàn)中所公開的加工裝置或加工方法中，在第1滑動(dòng)機(jī)構(gòu)向 正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，用位置檢測(cè)器檢測(cè)出第l滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置信息，對(duì)來自該 位置檢測(cè)器的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，判斷計(jì)數(shù)值是否與預(yù)先設(shè)定的值一致， 在兩者一致時(shí)輸出觸發(fā)信號(hào)，在該觸發(fā)信號(hào)作用下借助工具切入機(jī)構(gòu)使切 削工具的切入量高速地變化。因此，需要進(jìn)行對(duì)來自位置檢測(cè)器的脈沖信 號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)并判斷是否與設(shè)定值一致的處理，因此認(rèn)為有時(shí)切削工具進(jìn)退 的時(shí)機(jī)容易產(chǎn)生延遲、而不能在被加工物的表面加工高精度的微細(xì)表面形 狀。
特別地，在加工用于在片材上轉(zhuǎn)印成形多個(gè)微透鏡的微透鏡轉(zhuǎn)印成形 用輥或轉(zhuǎn)印成形模具時(shí)，所加工的微透鏡成形部是外徑大概是10 300n m左右的大致的圓形且深鍍?yōu)?. 6~50nm的凹透鏡或凸透鏡等的微小單
位透鏡，因此若切削工具進(jìn)退的時(shí)機(jī)產(chǎn)生偏移，則不能在被加工物的表面 加工高精度的微細(xì)表面形狀。
并且，在上述文獻(xiàn)中公開的加工裝置或加工方法中，為了確定加工條 件，通常采用下述方法，即對(duì)于要加工的目標(biāo)形狀參考加工所需要的時(shí)間 等而以嘗試法來選擇確定送進(jìn)速度。
但是，上述的方法中，加工條件的確定需要時(shí)間。而且，由于利用工 具切入機(jī)構(gòu)令切削工具的切入量高速地變化的動(dòng)態(tài)特性，如圖11所示， 相對(duì)于切削工具的目標(biāo)軌跡，切削工具的實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡的振幅減少、或 產(chǎn)生相位滯后。并且，有時(shí)由于具有滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝置的固有頻率而產(chǎn)生共 振現(xiàn)象。
因此，由于不能使切削工具的運(yùn)動(dòng)軌跡和目標(biāo)軌跡一致，存在切削加 工誤差變大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要的目的是解除這樣的問題，提供一種能夠在被加工物的 表面高精度且高效率地加工微細(xì)形狀的微細(xì)形狀切削加工裝置及微細(xì)形 狀切削加工方法。
本發(fā)明的微細(xì)切削加工裝置具備載置被加工物的工作臺(tái)及切削工 具；X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)及Y軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，使上述工作臺(tái)及上述切削工具向 著相互垂直的X軸及Y軸方向相對(duì)移動(dòng)；Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有使上述切 削工具向著與上述X軸及Y軸方向垂直的Z軸方向進(jìn)退的切入軸；往復(fù)運(yùn) 動(dòng)臺(tái)，設(shè)置在上述切入軸上且使向著上述Z軸方向的上述切削工具的切入 量高速地變化，其特征在于，其中，該微細(xì)形狀切削加工裝置具備控制
制上述各移動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，且在上述驅(qū)動(dòng)程序^始時(shí)輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指 令；到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)，從上述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)及Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的至少一方 的相對(duì)移動(dòng)速度信息和上述被加工物的加工開始位置信息而運(yùn)算出從輸 出上述時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令到上述切削工具到達(dá)上述被加工物的加工開始 位置的到達(dá)時(shí)間；經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)，計(jì)測(cè)從上述控制機(jī)構(gòu)輸出時(shí)間計(jì)數(shù) 開始指令開始的經(jīng)過時(shí)間，并判定該經(jīng)過時(shí)間是否與由上述到達(dá)時(shí)間運(yùn)算 機(jī)構(gòu)運(yùn)算的到達(dá)時(shí)間一致，在兩者一致時(shí)輸出觸發(fā)信號(hào)；以及往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái) 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，接收來自上述經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)的觸發(fā)信號(hào)，使上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)
臺(tái)驅(qū)動(dòng)以使上述切削工具以預(yù)先設(shè)定的切入量進(jìn)退。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，若借助控制機(jī)構(gòu)開始驅(qū)動(dòng)程序，則根據(jù)驅(qū)動(dòng)程序控制x
軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)及Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，且在驅(qū)動(dòng)程序開始時(shí) 輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令。
于是，在經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)中，計(jì)測(cè)從控制機(jī)構(gòu)輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指 令開始的經(jīng)過時(shí)間，判定該經(jīng)過時(shí)間是否與由到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)運(yùn)算的到 達(dá)時(shí)間 一致。若用經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)計(jì)測(cè)的經(jīng)過時(shí)間與由到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī) 構(gòu)運(yùn)算的到達(dá)時(shí)間兩者一致，則輸出觸發(fā)信號(hào)。
往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)接收來自經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)的觸發(fā)信號(hào)，使往復(fù) 運(yùn)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)以使切削工具以預(yù)先設(shè)定的切入量進(jìn)退。由此，由于切削工具 以預(yù)先設(shè)定的切入量進(jìn)退，所以在被加工物的表面加工微細(xì)形狀。
在本發(fā)明中，計(jì)測(cè)距驅(qū)動(dòng)程序開始時(shí)輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令的經(jīng)過時(shí) 間，以在該經(jīng)過時(shí)間與預(yù)先由到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)運(yùn)算的到達(dá)時(shí)間 一致時(shí)輸 出的觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)，驅(qū)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)，因此能夠在被加工物的表面加工高 精度的微細(xì)形狀。
即，不是像以往那樣，用位置檢測(cè)器檢測(cè)出位置信息，對(duì)來自該位置 檢測(cè)器的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并判定計(jì)數(shù)值是否與設(shè)定的值一致，在兩者 一致時(shí)的觸發(fā)信號(hào)的作用下借助工具切入機(jī)構(gòu)使切削工具的切入量高速 地變化，因此能夠在被加工物的表面加工高精度的微細(xì)形狀。
在本發(fā)明的微細(xì)形狀切削加工裝置中，上述控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行下述動(dòng)作
的第1位置向著第2位置相對(duì)移動(dòng)的進(jìn)給動(dòng)作；控制上述Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)^ 使上述切削工具從上述第2位置在Z軸方向上且向著從上述工作臺(tái)退避的 方向的笫3位置移動(dòng)的退避動(dòng)作；控制上述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)而使上述 工作臺(tái)及上述切削工具從第3位置在X軸方向上且向著與上述進(jìn)給動(dòng)作相 反方向的笫4位置相對(duì)移動(dòng)的返回動(dòng)作；以及控制上述Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)而使 上述切削工具從上述第4位置向著上述第1位置移動(dòng)的接近動(dòng)作，最好在 上述進(jìn)給動(dòng)作中驅(qū)動(dòng)上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)及切削工具以從第l位置向第2位置進(jìn)給動(dòng)作、 接著從第2位置向第3位置退避動(dòng)作、接著從第3位置向第4位置返回動(dòng) 作、最后從第4位置向第l位置接近動(dòng)作的矩形狀的軌跡相對(duì)移動(dòng)。在該 相對(duì)移動(dòng)的從第l位置向第2位置的進(jìn)給動(dòng)作中，控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)，
切削工具以預(yù)先設(shè)定的切入量而相對(duì)于被加工物的表面進(jìn)退，其結(jié)果，在 被加工物的表面加工高精度的微細(xì)形狀，因此也能夠比較筒單地進(jìn)行移動(dòng) 才幾構(gòu)的控制。
在本發(fā)明的微細(xì)形狀切削加工裝置中，上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)最好由層疊了 多個(gè)壓電元件的壓電元件層疊體構(gòu)成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)上使用層疊了多個(gè)壓電元件的壓電元件層 疊體，因此能夠高速地控制切削工具的切入量。由此，能夠在被加工物的 表面高精度且高精加工精度地加工微細(xì)的形狀。
本發(fā)明的微細(xì)形狀切削加工方法是使用微細(xì)形狀切削加工裝置在上 述被加工物的表面切削加工微細(xì)形狀的微細(xì)形狀切削加工方法，所述微細(xì)
形狀切削加工裝置具備栽置有被加工物的工作臺(tái)以及切削工具；X軸 移動(dòng)機(jī)構(gòu)及Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，使上述工作臺(tái)及上述切削工具向著相互垂直的 X軸及Y軸方向相對(duì)移動(dòng)；Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有^Ji述切削工具向著與上 述X軸及Y軸垂直的Z軸方向進(jìn)退的切入軸；往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)，設(shè)置在上述切 入軸上且使向著上述Z軸方向的上述切削工具的切入量高速地變化，該微 細(xì)形狀切削加工方法具備下述步驟根據(jù)控制上述各移動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)的驅(qū) 動(dòng)程序來控制上述各移動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，且在上述驅(qū)動(dòng)程序開始時(shí)輸出時(shí)間 計(jì)數(shù)開始指令的步驟；到達(dá)時(shí)間運(yùn)算步驟，從上述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)及Y軸移 動(dòng)機(jī)構(gòu)的至少一方的相對(duì)移動(dòng)速度信息和上述被加工物的加工開始位置 信息運(yùn)算出從輸出上述時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令到上述切削工具到達(dá)上述#> 工物的加工開始位置的到達(dá)時(shí)間；經(jīng)過時(shí)間判定步驟，計(jì)測(cè)從輸出時(shí)間計(jì) 數(shù)開始指令開始的經(jīng)過時(shí)間，判定該經(jīng)過時(shí)間是否與由上述到達(dá)時(shí)間運(yùn)算 步驟運(yùn)算的到達(dá)時(shí)間一致，在兩者一致時(shí)輸出觸發(fā)信號(hào)；以及往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái) 驅(qū)動(dòng)步驟，在輸出上述觸發(fā)信號(hào)時(shí)，使上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)以使上述切削 工具以預(yù)先設(shè)定的切入量進(jìn)退。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以期待與上述的微細(xì)形狀切削加工裝置中描述的效果 相同的效果。
本發(fā)明的微細(xì)切削加工方法是具有使切削工具的切入量高速地變化 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)、和4吏上述切削工具和^皮加工物向著與上述切削工具的切入 方向大致垂直的方向相對(duì)移動(dòng)的相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，在上述#>工物的表面切 削加工微細(xì)形狀的微細(xì)形狀切削加工方法，該微細(xì)形狀切削加工方法具備 下述步驟輸入步驟，輸入在上述被加工物的表面加工的目標(biāo)形狀及送進(jìn)速度；頻率分析步驟，進(jìn)行根據(jù)由上述輸入步驟輸入的目標(biāo)形狀及送iiil 度確定的上述切削工具的目標(biāo)軌跡的頻率分析；加工條件確定步驟，從由 上述頻率分析步驟得到的結(jié)果確定加工條件；程序作成步驟，根據(jù)由上述 加工條件確定步驟所確定的加工條件來作成加工程序；以及加工步驟，根 據(jù)由上述程序作成步驟作成的加工程序來進(jìn)行加工。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，若最初輸入向被加工物的表面加工的目標(biāo)形狀及送iii^
頻率分析。于是，得到切削工具的目標(biāo)軌跡的頻率成分，因此能夠從該頻 率成分確定最適當(dāng)?shù)募庸l件。其結(jié)果，才艮據(jù)由此確定的加工條件而作成 加工程序，然后根據(jù)該加工程序進(jìn)行加工。
在本發(fā)明中，預(yù)先進(jìn)行由目標(biāo)形狀及送進(jìn)速度確定的切削工具的目標(biāo) 軌跡的頻率分析，由該頻率分析結(jié)果確定最適當(dāng)?shù)乃瓦M(jìn)速度等加工條件， 因此能夠在被加工物的表面高效率且高精度地加工微細(xì)形狀。即，也可以 不通過嘗試法來確定加工條件，因此能夠高效地進(jìn)行加工條件的確定，而 且切削工具的實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡的振幅能夠減少、或能夠減少相位延遲等， 所以能夠在被加工物的表面高精度地加工微細(xì)形狀。
在本發(fā)明的微細(xì)形狀切削加工方法中，在上述加工條件確定步驟中， 最好選擇確定由上述頻率分析步驟得到的目標(biāo)軌跡的頻率成分與包含上 述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)及上述相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝置的固有頻率不一致的送進(jìn)速度。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在加工條件確定步驟中，選擇由頻率分析步驟得到的目 標(biāo)軌跡的頻率成分與包含往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)及相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝置的固有頻率 不一致的送進(jìn)速度，因此能夠在不產(chǎn)生共振現(xiàn)象的條件下進(jìn)行加工。
在本發(fā)明的微細(xì)形狀切削加工方法中，具備傳遞函數(shù)測(cè)定步驟，測(cè) 定上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)及相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)；以及模擬步驟，使用由上 述傳遞函數(shù)測(cè)定步驟測(cè)定的傳遞函數(shù)，模擬上述切削工具相對(duì)于上述目標(biāo) 軌跡的運(yùn)動(dòng)軌跡，在上述加工條件確定步驟中，最好根據(jù)由上述模擬步驟 得到的模擬結(jié)果來確定加工條件。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，測(cè)定往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)及相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)，使用該傳 遞函數(shù)，模擬切削工具相對(duì)于由輸入步驟輸入的目標(biāo)軌跡的運(yùn)動(dòng)軌跡，因 此能夠4艮據(jù)該模擬結(jié)果確定誤差少的加工條件。
在本發(fā)明的微細(xì)形狀切削加工方法中，上述頻率分析步驟最好是使用 傅立葉變換或小波變換的頻率分析。
本發(fā)明的微細(xì)形狀切削加工裝置是使切削工具的切入量高速地變化、 且一邊使上述切削工具和被加工物向著與上述切削工具的切入方向大致 垂直的方向相對(duì)移動(dòng)一邊在上述被加工物的表面切削加工微細(xì)形狀的微
細(xì)形狀切削加工裝置，其特征在于，具備往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)，使上述切削工具 的切入量高速地變化；相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，使上述切削工具和上述被加工物向 著與上述切削工具的切入方向大致垂直的方向相對(duì)移動(dòng)；輸入裝置，輸入 向上述被加工物的表面加工的目標(biāo)形狀及加工條件；以及控制裝置，控制 上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)及上述相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，上述控制裝置具備頻率分析機(jī)構(gòu)， 進(jìn)行根據(jù)由上述輸入裝置輸入的目標(biāo)形狀及送進(jìn)速度確定的上述切削工 具的目標(biāo)軌跡的頻率分析；加工條件確定機(jī)構(gòu)，根據(jù)由上述頻率分析機(jī)構(gòu) 得到的結(jié)果而從由上述輸入裝置輸入的信息來確定加工條件；程序作成機(jī) 構(gòu)，根據(jù)由上述加工條件確定機(jī)構(gòu)確定的加工條件而作成加工程序；以及 加工控制機(jī)構(gòu)，根據(jù)由上述程序來作成步驟作成的加工程序控制上述往復(fù) 運(yùn)動(dòng)臺(tái)及上述相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與上述的微細(xì)形狀切削方法相同，能夠高效地進(jìn)行加工 條件的確定，并且，能夠期待減少振幅減小或相位延遲等地能夠高精度地 加工細(xì)微形狀的效果。
在本發(fā)明的微細(xì)形狀切削加工裝置中，上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)最好由層疊有 多個(gè)壓電元件的壓電元件層疊體構(gòu)成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)上使用層疊有多個(gè)壓電元件的壓電元件層 疊體，因此能夠高速地控制切削工具的切入量。由此，能夠在被加工物的 表面高精度且高精加工精度地加工微細(xì)的形狀。


圖1是示出本發(fā)明的微細(xì)形狀切削加工裝置的一個(gè)實(shí)施方式的主視
圖2是示出本發(fā)明的第1實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的框圖.
圖3是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式中切削工具的移動(dòng)軌跡的圖。
圖4是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式中切削工具和工件的關(guān)系的圖。
圖5是示出在本發(fā)明的實(shí)施方式中切削工具加工工件的狀態(tài)的圖。
圖6是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的控制系統(tǒng)的框圖。
圖7是在本發(fā)明的第2實(shí)施方式中，在工件上進(jìn)行細(xì)微加工時(shí)的流程
圖。
圖8是示出在本發(fā)明的第2實(shí)施方式中頻率分析時(shí)的屏幕例的圖。 圖9是示出在本發(fā)明的第2實(shí)施方式中頻率分析結(jié)果的屏幕例的圖。 圖IO是示出在本發(fā)明的第2實(shí)施方式中運(yùn)動(dòng)軌跡的模擬結(jié)果的圖。 圖11是示出在以往例中切削工具相對(duì)于目標(biāo)軌跡的運(yùn)動(dòng)軌跡的圖。
具體實(shí)施方式
[第1實(shí)施方式]
下面，根據(jù)

本發(fā)明的第1實(shí)施方式。 <圖1的i兌明〉
圖l是示出本實(shí)施方式的微細(xì)形狀切削加工裝置的主視圖。該微細(xì)形 狀切削加工裝置具備基座l;工作臺(tái)2，能夠沿著Y軸方向(與圖1的 紙面垂直的方向)移動(dòng)地設(shè)置在該基座1的上表面上，在上表面上載置了 作為被加工物的工件W;立柱3，立設(shè)在基座l的兩側(cè)；橫導(dǎo)軌4，架設(shè) 在該立柱3的上端之間；滑塊5，能夠沿著該橫導(dǎo)軌4向著X軸方向(圖 1中左右方向)移動(dòng)地設(shè)置；切入軸6，能夠向著Z軸方向(圖1中上下 方向)移動(dòng)地設(shè)置在該滑塊5上；以及切削工具8,經(jīng)由往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7而 安裝在該切入軸6上。
在基座l和工作臺(tái)2之間設(shè)置有使工作臺(tái)2向Y軸方向移動(dòng)的Y軸移 動(dòng)機(jī)構(gòu)11。在橫導(dǎo)軌4和滑塊5之間設(shè)置有使滑塊5向X軸方向移動(dòng)的X 軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12。在滑塊5和切入軸6之間設(shè)置有包含切入軸6且使該切 入軸6向Z軸方向移動(dòng)的Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)13。即，具備使載置有工件W的 工作臺(tái)2及切削工具8向著相互垂直的X軸及Y軸方向相對(duì)移動(dòng)的X軸移 動(dòng)機(jī)構(gòu)12及Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)11、和使切削工具8向著與X軸及Y軸方向垂 直的Z軸方向進(jìn)退的Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)13。此外，這些移動(dòng)機(jī)構(gòu)ll、 12、 13 由滾珠絲杠送進(jìn)機(jī)構(gòu)等構(gòu)成，但并不限定于此。
往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7設(shè)置在切入軸6和切削工具8之間，只要是能夠使切 削工具8的切入量、即向著Z軸方向的進(jìn)退量高速地變化的往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)即 可。例如，可以是由層疊了多個(gè)壓電元件的壓電元件層疊體構(gòu)成。此外， 也可以使用線性馬達(dá)或音團(tuán)等來構(gòu)成。
<圖2的i兌明〉
圖2示出了微細(xì)形狀切削加工裝置的控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中具備作為
控制X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12、 Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)ll、 Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)13等的控制機(jī)構(gòu) 的控制裝置21、到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)22、經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)23、及往復(fù)運(yùn) 動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24。
控制裝置21存儲(chǔ)控制X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12、 Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)11、 Z軸移動(dòng) 機(jī)構(gòu)13的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)程序，根據(jù)該驅(qū)動(dòng)程序來控制X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12、 Y 軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)ll、 Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)13的驅(qū)動(dòng)，且根據(jù)該驅(qū)動(dòng)程序在驅(qū)動(dòng)程序 開始時(shí)輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令(例如，M80編碼)。
到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)22預(yù)先從X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12及Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)11的 至少一方的相對(duì)移動(dòng)速度信息(送進(jìn)速度信息及加速度信息)、和工件W 的加工形狀即加工開始位置信息而運(yùn)算出從輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令到切 削工具8到達(dá)工件W的加工開始位置的到達(dá)時(shí)間Tl。
經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)23具有計(jì)數(shù)器，用該計(jì)數(shù)器計(jì)測(cè)從控制裝置21 的輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令開始的經(jīng)過時(shí)間T2。并且，判定該經(jīng)過時(shí)間T2 是否與由到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)22運(yùn)算的到達(dá)時(shí)間Tl 一致，在兩者一致時(shí)輸 出觸發(fā)信號(hào)。
往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24接收來自經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)23的觸發(fā)信號(hào)， 使往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7驅(qū)動(dòng)以使切削工具8以預(yù)先設(shè)定的切入量進(jìn)退.具體地， 存儲(chǔ)用于加工工件W的表面加工形狀的往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，在接收 來自經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)23的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，將存儲(chǔ)的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)變換為模擬 電壓而給予往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7。
<圖3的i兌明〉
圖3示出了由控制裝置21控制的切削工具8和工件W的相對(duì)移動(dòng)軌跡。
若由控制裝置21開始驅(qū)動(dòng)程序，則根據(jù)該驅(qū)動(dòng)程序控制X軸移動(dòng)機(jī) 構(gòu)12、 Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)11及Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)13的驅(qū)動(dòng)，且在驅(qū)動(dòng)程序開始時(shí) 輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令。
首先，借助X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12的驅(qū)動(dòng)控制，切削工具8從X軸方向的 第1位置Pl向著第2位置P2相對(duì)移動(dòng)(進(jìn)給動(dòng)作)。接著，借助Z軸移 動(dòng)機(jī)構(gòu)13的驅(qū)動(dòng)控制，切削工具8從第2位置P2在Z軸方向上且向著從 工作臺(tái)2退避的方向的第3位置P3移動(dòng)(退避動(dòng)作)。接著，借助X軸移 動(dòng)機(jī)構(gòu)12的驅(qū)動(dòng)控制，切削工具8從第3位置P3在X軸方向上且向著與 進(jìn)給動(dòng)作相反方向的笫4位置P4移動(dòng)(返回動(dòng)作)。最后，借助Z軸移動(dòng)
機(jī)構(gòu)13的驅(qū)動(dòng)控制，切削工具8從第4位置P4向著第1位置Pl移動(dòng)(接 近動(dòng)作)。即，切削工具8相對(duì)于工件W進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
并且，在該驅(qū)動(dòng)程序開始時(shí)，即在進(jìn)給動(dòng)作開始時(shí)，從控制裝置21 輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令。
<圖4及圖5的說明>
圖4及圖5示出了借助控制裝置21開始驅(qū)動(dòng)程序后，切削工具8對(duì) 工件W進(jìn)^f亍切削加工的過程。
首先，借助控制裝置n的驅(qū)動(dòng)程序的開始前，在到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu) 22中，從X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12的相對(duì)移動(dòng)速度信息和工件W的加工開始位置 信息等運(yùn)算出從控制裝置21輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令開始至切削工具8到 達(dá)工件W的加工開始位置的到達(dá)時(shí)間Tl。即，如圖4所示，根據(jù)從控制 裝置21輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令時(shí)的切削工具8的位置到工件W的加工開 始位置的X軸方向的距離、送進(jìn)速度、加速度信息等，運(yùn)算出從控制裝置 21輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令開始至切削工具8到達(dá)工件W的加工開始位置 的到達(dá)時(shí)間Tl。
若借助控制裝置H開始驅(qū)動(dòng)程序，則在經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)23中，計(jì) 測(cè)從控制裝置21輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令到切削工具8到達(dá)工件W的加工 開始位置的經(jīng)過時(shí)間T2，判定該經(jīng)過時(shí)間T2是否與由到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu) 22運(yùn)算的到達(dá)時(shí)間Tl 一致。在由經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)23計(jì)測(cè)的經(jīng)過時(shí)間 T2和由達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)22運(yùn)算的到達(dá)時(shí)間Tl 一致時(shí)，輸出觸發(fā)信號(hào)。
往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24接收來自經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)23的觸發(fā)信號(hào)， 使往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7驅(qū)動(dòng)以使切削工具8以預(yù)先設(shè)定的切入量進(jìn)退。例如，如 圖5所示，在每個(gè)固定的周期中，以逐漸變大后變小、之后維持為固定的 方式控制切削工具8的切入量。由此，在工件W的表面上以固定間距間隔 加工深度h的凹部31。即，在工件W的表面上加工微細(xì)的凹凸形狀。
這樣，在工件W的表面沿著X軸方向加工了微細(xì)的凹凸形狀之后，使 Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)ll移動(dòng)固定間距而定位，在該位置中，若重復(fù)上述的動(dòng)作， 則能夠在工件W的表面全面上加工微細(xì)的凹凸形狀。
<第1實(shí)施方式的效果>
根據(jù)本發(fā)明，能夠得到下述的效果。 (1)在本實(shí)施方式中，計(jì)測(cè)從驅(qū)動(dòng)程序開始時(shí)輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指 令開始的經(jīng)過時(shí)間T2、在該經(jīng)過時(shí)間T2與由到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)22運(yùn)算
的到達(dá)時(shí)間Tl 一致時(shí)輸出觸發(fā)信號(hào)，以該觸發(fā)信號(hào)作為觸發(fā)而驅(qū)動(dòng)往復(fù) 運(yùn)動(dòng)臺(tái)7，因此能夠在工件W的表面加工高精度的微細(xì)形狀。
即，不是像以往那樣，用位置檢測(cè)器檢測(cè)出位置信息，對(duì)來自該位置 檢測(cè)器的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，判定計(jì)數(shù)值是否與設(shè)定的值一致，在兩者一 致時(shí)的觸發(fā)信號(hào)的作用下借助工具切入機(jī)構(gòu)使切削工具的切入量高速地 變化，因此能夠在被加工物的表面加工高精度的微細(xì)形狀，例如，能夠在
用模具等。
(2) 在本實(shí)施方式中，切削工具8從第1位置P1向第2位置P2進(jìn) 給動(dòng)作、接著從第2位置P2向第3位置P3退避動(dòng)作、接著從第3位置 P3向第4位置P4返回動(dòng)作、最后從第4位置P4向第l位置Pl接近動(dòng)作。 在該矩形狀的相對(duì)移動(dòng)動(dòng)作中，在從第l位置Pl向第2位置P2的進(jìn)給動(dòng) 作中，控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7的驅(qū)動(dòng)，切削工具8以預(yù)先設(shè)定的切入量相對(duì)于 工件W的表面進(jìn)退，其結(jié)果，在工件W的表面加工高精度的微細(xì)形狀，因 此也能夠比較簡單地進(jìn)行移動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制。
(3) 在本實(shí)施方式中，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7上使用層疊了多個(gè)壓電元件 的壓電元件層疊體，因此能夠高速地控制切削工具8的切入量。由此，能 夠在被加工物的表面高精度且高成品精度地加工微細(xì)的形狀。
下面，根據(jù)

本發(fā)明的第2實(shí)施方式。
在本實(shí)施方式中，對(duì)于上述第1實(shí)施方式，在細(xì)微形狀切削加工裝置 的控制系統(tǒng)具備輸入裝置25和顯示裝置26這點(diǎn)上、及用控制裝置21處 利用輸入裝置25輸入的數(shù)據(jù)這點(diǎn)上是不同的。
此外，在本實(shí)施方式中，關(guān)于與上述第1實(shí)施方式相同的構(gòu)造及同一 部件，省略其詳細(xì)的說明或?qū)⑵湔f明簡略化。
<圖6的i兌明〉
圖6示出了細(xì)微形狀切削加工裝置的控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中具備控制 X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12、 Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)11、 Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)13等的控制裝置21、 到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)22、經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)23、往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)24、 輸入裝置25、及顯示裝置26。
從輸入裝置25輸入在工件W的表面加工的目標(biāo)形狀或加工條件等。 在顯示裝置26中除了由輸入裝置25輸入的各種數(shù)據(jù)或條件等，還顯
示頻率分析結(jié)果或模擬結(jié)果等。
具體地，控制裝置21具備頻率分析部21A,作為進(jìn)行才艮據(jù)由輸入 裝置25輸入的目標(biāo)形狀及送進(jìn)速度(移動(dòng)機(jī)構(gòu)11或移動(dòng)機(jī)構(gòu)12的送進(jìn) 速度)確定的切削工具8的目標(biāo)軌跡的頻率分析的頻率分析機(jī)構(gòu)；加工條 件確定部21B,作為根據(jù)由頻率分析部21A得到的結(jié)果從由輸入裝置25 輸入的信息來確定加工條件的加工條件確定機(jī)構(gòu)；程序作成部21C，作為 根據(jù)由加工條件確定部21B確定的加工條件而作成加工程序的程序作成 機(jī)構(gòu)；以及加工控制部21D，作為根據(jù)由程序作成部21C作成的加工程序 控制往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7及各移動(dòng)機(jī)構(gòu)11、 12、 13的加工控制機(jī)構(gòu)。
<圖7~圖10的i兌明〉
圖7示出了在工件W上切削加工微細(xì)加工時(shí)的流程圖。 首先，在ST1 (輸入步驟)中，輸入在工件W的表面上加工的目標(biāo)形 狀及送進(jìn)速度。
在ST2中，進(jìn)行輸入的目標(biāo)形狀及送進(jìn)速度的確認(rèn)，之后進(jìn)行波形解 析、加工條件確定的處理。具體地，在進(jìn)行了目標(biāo)形狀及送進(jìn)速度的確認(rèn) 之后，(l)首先，進(jìn)行由此確定的切削工具8的目標(biāo)軌跡的頻率分析(頻 率分析步驟)。這里，進(jìn)行使用了傅立葉變換或小波變換的頻率分析。例 如，在圖8所示的屏幕(顯示裝置26的屏幕)中，指定FFT (高速傅立 葉變換)分析時(shí)，如圖9所示，將從目標(biāo)形狀及送進(jìn)速度確定的切削工具 8的目標(biāo)軌跡進(jìn)行FFT分析，顯示切削工具8的目標(biāo)軌跡的頻率成分。
由此，從由該頻率分析得到的分析結(jié)果確定加工條件(加工條件確定 步驟)。例如，在圖9中選擇確定由頻率分析得到的目標(biāo)軌跡的頻率成分， 與往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7及移動(dòng)機(jī)構(gòu)11~13的固有頻率不一致的送進(jìn)速度，由此 能夠避免共振現(xiàn)象。
接著，(2)進(jìn)行基于傳遞函數(shù)的輸出模擬。例如，測(cè)定往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7 及移動(dòng)機(jī)構(gòu)11~13的傳遞函數(shù)(傳遞函數(shù)步驟)，若使用該測(cè)定的傳遞函 數(shù)而模擬切削工具8對(duì)于切削工具8的目標(biāo)軌跡的運(yùn)動(dòng)軌跡(模擬步驟)， 則能夠?qū)崿F(xiàn)誤差少的加工。
此時(shí)，在加工條件確定步驟中，能夠根據(jù)由模擬步驟得到的模擬結(jié)果 來確定目標(biāo)形狀或加工條件(送進(jìn)速度)。例如，如圖IO所示，到深度2 Mm的高頻成分不一致時(shí)等，可以判斷是將B部分設(shè)定為切入軸6的偏移 量而實(shí)際加工部分僅為A部分。
在ST3中，進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7的運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備，且根據(jù)由ST2確定的加工 條件作成加工程序(程序作成步驟)、并發(fā)出加工程序。
在ST4中，根據(jù)作成的加工程序進(jìn)行加工(加工進(jìn)行步驟)。 <第2實(shí)施方式的效果〉
根據(jù)本實(shí)施方式，除了上述第1實(shí)施方式的效果(1)至(3)，能夠 得到下述的效果。
(4) 在本實(shí)施方式中，預(yù)先進(jìn)行切削工具8的目標(biāo)軌跡的頻率分析， 由該頻率分析結(jié)果確定最適當(dāng)?shù)乃瓦M(jìn)速度等的加工條件，因此能夠在工件 W的表面高精度地加工微細(xì)形狀。即，能夠減少切削工具8的實(shí)際的運(yùn)動(dòng) 軌跡的振幅減小或相位延遲等，因此，能夠在工件W的表面高精度地加工 微細(xì)形狀。
(5) 在本實(shí)施方式中，在加工條件確定步驟中，選擇由頻率分析得 到的目標(biāo)軌跡的頻率成分與包含往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7及各移動(dòng)機(jī)構(gòu)11 ~ 13的裝 置的固有頻率不一致的送進(jìn)速度，因此能夠在不產(chǎn)生共振現(xiàn)象的條件下進(jìn) 行加工。
(6) 在本實(shí)施方式中，測(cè)定往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7等的傳遞函數(shù)(傳遞函數(shù) 步驟)，使用該測(cè)定的傳遞函數(shù)而模擬根據(jù)由輸入裝置25輸入的目標(biāo)形狀
的運(yùn)動(dòng)軌跡(模擬步驟)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)誤差少的加工。 ^ 此時(shí)，在加工條件確定步驟中，能夠根據(jù)由模擬步驟得到的模擬結(jié)果
來確定加工條件。 <變形例>
本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的目的的范圍內(nèi) 的變形、改良等也包含在本發(fā)明中。
在上述實(shí)施方式中，將工作臺(tái)2構(gòu)成為能夠向著Y軸方向移動(dòng)，且將 切削工具8構(gòu)成為能夠向著X軸方向移動(dòng)，但也可以是與其相反方向的結(jié) 構(gòu)。即，也可以將工作臺(tái)2構(gòu)成為能夠向著X軸方向移動(dòng)，且將切削工具 8構(gòu)成為能夠向著Y軸方向移動(dòng)?；蛘撸部梢詫⒐ぷ髋_(tái)2及切削工具8 的任意一方構(gòu)成為能夠向著X軸方向及Y軸方向移動(dòng)。
在上述實(shí)施方式中，借助X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12使切削工具8向著X軸方 向移動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7來控制切削工具8的切入量，但也可以借 助Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)11使切削工具8向著Y軸方向移動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)
臺(tái)7來控制切削工具8的切入量。
或者，也可以借助X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)12及Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)11使切削工具8 向著X軸2方向及Y軸方向同時(shí)地移動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)7來控制切 削工具8的切入量。
在上述實(shí)施方式中，說明了在工件W的表面以固定間隔加工凹部31 的加工方法，但并不限定于此。例如，也可以適用于在工件W的表面不規(guī) 則地加工凹部或槽的情況。
權(quán)利要求
1.一種微細(xì)形狀切削加工裝置，具備載置被加工物的工作臺(tái)以及切削工具；X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)及Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，使上述工作臺(tái)及上述切削工具向著相互垂直的X軸方向及Y軸方向相對(duì)移動(dòng)；Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有使上述切削工具向著與上述X軸及Y軸方向垂直的Z軸方向進(jìn)退的切入軸；往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)，設(shè)置在上述切入軸上且使向著上述Z軸方向的上述切削工具的切入量高速地變化，其特征在于，具備控制機(jī)構(gòu)，存儲(chǔ)控制上述各移動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)程序，根據(jù)該驅(qū)動(dòng)程序來控制上述各移動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，且在上述驅(qū)動(dòng)程序開始時(shí)輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令；到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)，根據(jù)上述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)及Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的至少一方的相對(duì)移動(dòng)速度信息和上述被加工物的加工開始位置信息，運(yùn)算出從輸出上述時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令到上述切削工具到達(dá)上述被加工物的加工開始位置為止的到達(dá)時(shí)間；經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)，計(jì)測(cè)從上述控制機(jī)構(gòu)輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令起的經(jīng)過時(shí)間，判定該經(jīng)過時(shí)間是否與由上述到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)運(yùn)算的到達(dá)時(shí)間一致，在兩者一致時(shí)輸出觸發(fā)信號(hào)；往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，接收來自上述經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)的觸發(fā)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)以使上述切削工具以預(yù)先設(shè)定的切入量進(jìn)退。
2. 如權(quán)利要求1所述的微細(xì)形狀切削加工裝置，其特征在于， 上述控制機(jī)構(gòu)進(jìn)行下述動(dòng)作控制上述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)而使上述工作臺(tái)及上述切削工具從X軸方向的第l位置向著第2位置相對(duì)移動(dòng)的進(jìn) 給動(dòng)作；控制上述Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)而使上述切削工具從上述第2位置在Z軸 方向上且向著從上述工作臺(tái)退避的方向的第3位置移動(dòng)的退避動(dòng)作；控制 上述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)而使上述工作臺(tái)及上述切削工具從第3位置在X 軸方向上且向著與上述進(jìn)給動(dòng)作相反方向的第4位置相對(duì)移動(dòng)的返回動(dòng) 作；以及控制上述Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)而使上述切削工具從上述第4位置向著上 述第1位置移動(dòng)的接近動(dòng)作，在上述進(jìn)給動(dòng)作中驅(qū)動(dòng)上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的微細(xì)形狀切削加工裝置，其特征在于， 上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)由層疊有多個(gè)壓電元件的壓電元件層疊體構(gòu)成。
4. 一種微細(xì)形狀切削加工方法，使用微細(xì)形狀切削加工裝置在上述 被加工物的表面上切削加工出微細(xì)形狀，所述微細(xì)形狀切削加工裝置具 備載置被加工物的工作臺(tái)及切削工具；X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)以及Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)， 使上述工作臺(tái)及上述切削工具向著相互垂直的X軸方向及Y軸方向相對(duì)移 動(dòng)；Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有使上述切削工具向著與上述X軸及Y軸方向垂 直的Z軸方向進(jìn)退的切入軸；往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)，設(shè)置在上述切入軸上且使向著 上述Z軸方向的上述切削工具的切入量高速地變化，其特征在于，具備下述步驟的驅(qū)動(dòng)，且在上述驅(qū)動(dòng)程序開始時(shí)輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令的步驟；到達(dá)時(shí)間運(yùn)算步驟，根據(jù)上述X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)及Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)的至少一方的相對(duì)移動(dòng)速度信息和上述被加工物的加工開始位置信息，運(yùn)算出從輸出上述時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令到上述切削工具到達(dá)上述被加工物的加工開始位置為止的到達(dá)時(shí)間；經(jīng)過時(shí)間判定步驟，計(jì)測(cè)從輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令起的經(jīng)過時(shí)間，并判定該經(jīng)過時(shí)間是否與由上述到達(dá)時(shí)間運(yùn)算步驟運(yùn)算的到達(dá)時(shí)間一致，在兩者一致時(shí)輸出觸發(fā)信號(hào)；往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)步驟，在輸出上述觸發(fā)信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)以使上述切削工具以預(yù)先設(shè)定的切入量進(jìn)退。
5. —種微細(xì)形狀切削加工方法，具有使切削工具的切入量高速地變 化的往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)、和使上述切削工具與被加工物向著與上述切削工具的切 入方向大致垂直的方向相對(duì)移動(dòng)的相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，在上述被加工物的表面 上切削加工出微細(xì)形狀，其特征在于，具備下述步驟輸入步驟，輸入向上述被加工物的表面進(jìn)行加工的目標(biāo)形狀及送iiil度；頻率分析步驟，進(jìn)行根據(jù)由上述輸入步驟輸入的目標(biāo)形狀及送進(jìn)速度 確定的上述切削工具的目標(biāo)軌跡的頻率分析；加工條件確定步驟，從由上述頻率分析步驟得到的結(jié)果確定加工條件；程序作成步驟，根據(jù)由上述加工條件確定步驟確定的加工條件來作成加工程序； 加工步驟，根據(jù)由上述程序作成步驟作成的加工程序來進(jìn)行加工。
6. 如權(quán)利要求5所述的微細(xì)形狀切削加工方法，其特征在于， 在上述加工條件確定步驟中，選擇并確定由上述頻率分析步驟得到的目標(biāo)軌跡的頻率成分與包含上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)及上述相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝置 的固有頻率不一致的送進(jìn)速度。
7. 如權(quán)利要求5所述的微細(xì)形狀切削加工方法，其特征在于，具備 傳遞函數(shù)測(cè)定步驟，測(cè)定上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)及相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)；模擬步驟，使用由上述傳遞函數(shù)測(cè)定步驟測(cè)定的傳遞函數(shù)，對(duì)上述切 削工具相對(duì)于上述目標(biāo)軌跡的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行模擬，在上述加工條件確定步驟中，根據(jù)由上述模擬步驟得到的模擬結(jié)果來 確定加工條件。
8. 如權(quán)利要求5~權(quán)利要求7中的任意一項(xiàng)所述的微細(xì)形狀切削加 工方法，其特征在于，上述頻率分析步驟是使用傅立葉變換或小波變換的頻率分析。
9. 一種微細(xì)形狀切削加工裝置，使切削工具的切入量高速地變化， 且一邊使上述切削工具和被加工物向著與上述切削工具的切入方向大致 垂直的方向相對(duì)移動(dòng)一邊在上述被加工物的表面上切削加工出微細(xì)形狀，其特征在于，具備往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)，使上述切削工具的切入量高速地變化； 相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，使上述切削工具和上述,皮加工物向著與上述切削工具 的切入方向大致垂直的方向相對(duì)移動(dòng)；輸入裝置，輸入向上述被加工物的表面進(jìn)行加工的目標(biāo)形狀及加工條件；控制裝置，控制上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)及上述相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，上述控制裝置具備頻率分析機(jī)構(gòu)，進(jìn)行根據(jù)由上述輸入裝置輸入的 目標(biāo)形狀及送進(jìn)速度確定的上述切削工具的目標(biāo)軌跡的頻率分析；加工條 件確定機(jī)構(gòu)，根據(jù)由上述頻率分析機(jī)構(gòu)得到的結(jié)果從由上述輸入裝置輸入 的信息來確定加工條件；程序作成機(jī)構(gòu)，根據(jù)由上述加工條件確定機(jī)構(gòu)確 定的加工條件來作成加工程序；以及加工控制機(jī)構(gòu)，根據(jù)由上述程序作成步驟作成的加工程序來控制上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)及上述相對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu).
10. 如權(quán)利要求9所述的微細(xì)形狀切削加工裝置，其特征在于， 上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)由層疊有多個(gè)壓電元件的壓電元件層疊體構(gòu)成。
全文摘要
一種微細(xì)形狀切削加工裝置以及微細(xì)形狀切削加工方法，所述裝置具備控制裝置(21)，在控制X或Y移動(dòng)機(jī)構(gòu)(12、11)的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)程序開始時(shí)輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令；到達(dá)時(shí)間運(yùn)算機(jī)構(gòu)(22)，從這些移動(dòng)機(jī)構(gòu)的相對(duì)移動(dòng)速度信息和工件(W)的加工開始位置信息而運(yùn)算出從輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令到切削工具到達(dá)工開始位置的到達(dá)時(shí)間(T1)；經(jīng)過時(shí)間判定機(jī)構(gòu)(23)，判定從輸出時(shí)間計(jì)數(shù)開始指令開始的經(jīng)過時(shí)間(T2)是否與到達(dá)時(shí)間(T1)一致，在一致時(shí)輸出觸發(fā)信號(hào)；以及往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(24)，接收觸發(fā)信號(hào)，使往復(fù)運(yùn)動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)以便使切削工具以預(yù)先設(shè)定的切入量進(jìn)退。
文檔編號(hào)B23D1/00GK101347846SQ20081013777
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2008年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日
發(fā)明者木村誠司, 近藤純久 申請(qǐng)人:東芝機(jī)械株式會(huì)社