專利名稱：仿形磨床的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于平穩(wěn)地磨削在工件側面有開口的凹槽的仿形(profile)磨 床。
背景技術：
一般來說，如圖2所示，在相對于豎直線傾斜的磨削面形成在工件側面有開口的 凹槽里面的情況下，工件被固定在工作臺上，并且在磨削之前，按照將要形成的磨削面的傾 斜角用手傾斜磨石(grindingstone)，使得磨石前端的移動方向設置成與將要形成的磨削 面平行。因此，對于每個面來說，在將要形成的磨削面的傾斜角不同的情況下，對于每個面 必需再調整磨石的角度，因而使仿形磨削操作復雜化。因此已經(jīng)提出一種仿形磨床(例如， 參考JP-A-10-138112)，其中可移動的基座這樣設置在用于支撐并固定該工件的工作臺的 支座(back)上，以便能夠相對于該工作臺前后左右擺動，其中該可移動的基座具有第一擺 動框架和第二擺動框架，該第一擺動框架具有相對于第一擺動軸自動調節(jié)前后擺動的第一 擺動作用裝置，第二擺動框架設置在該第一擺動框架前側并具有相對于與第一擺動軸以直 角相交的第二擺動軸自動調節(jié)左右擺動的第二擺動作用裝置，并且其中具有被旋轉地驅動 的砂輪的磨石頭這樣設置在該第二擺動框架的前側，以便能夠上下往復運動。但是，在JP-A-10-138112中公開的仿形磨床在用于磨削該凹槽各里面因而形成 傾斜磨削面的情況下，該磨石預先傾斜該磨削面的傾斜角。因此，磨石切削工件的深度從磨 石的切削側到離開側設置為常數(shù)。因此，當在俯視圖上看時，如果從工件上面一側開始磨石 的切削并且從工件背面一側退出磨石的磨削操作，從該凹槽的一側進行到另一側，這種情 況下，如圖7和圖8所示，其問題在于工件84下面一側(或磨石85的離開側)的磨削量， 如虛線所示，在拐角區(qū)83超過計劃的量，在該拐角區(qū)有工件84的凹槽82的兩個鄰接表面 (或里面)80和81 (或表面81和87)。這樣對磨削之后的凹槽82里面形狀的精度提出限 制。而且，在從凹槽82的一側到另一側開始磨削操作的情況下，是這樣進行的，其中 磨石85的前端部分86相對于工件84的表面80、81和87傾斜，以便防止磨石85和工件84 的一側相干擾以及磨石85的前端部分86的過分磨損。結果，當磨石85的前端部分86接 近凹槽82的另一側時，會出現(xiàn)這樣的問題，即磨石85的該側部與凹槽82的另一側相干擾， 使得磨削操作不能進行。這樣使得必需轉動磨石頭88，因而改變磨石85的前端部分86相 對于工件84的表面87的傾斜角。然而，如圖8A所示，磨石頭88的轉動中心軸89的位置 和磨石85的前端部分86的中心位置通常間隔開距離L。因此，如圖8B所示，當磨石頭88 轉動時，前端部分86的中心沿著圓弧在轉動中心軸89上移動，該圓弧的半徑為該轉動中心 軸89和磨石85的前端部分86之間的距離L。結果，出現(xiàn)這樣的問題，即，磨石85碰撞該凹 槽82另一側，如圖8C所示。因此，在磨石85與凹槽82另一側發(fā)生干擾之前，磨石85與工 件84分開，以便磨石85的前端部分86相對于工件84的表面的傾斜角重新調整以重新進 行磨削操作。可選地，通過將它們分成一個側區(qū)和另一個側區(qū)，凹槽82里面的磨削操作單
3個地進行。結果，在磨削開始之前的準備階段增加帶來的問題是磨削操作所需要的總時間 增加。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于這些背景技術構思該發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種能夠平穩(wěn)地磨削在 工件側面有開口的凹槽的仿形磨床。根據(jù)本發(fā)明，為了滿足上述目的，提供一種仿形磨床，其包括底座；設置在該底座一側上的加工單元，其包括用于夾緊工件的工作臺；以及設置在該底座另一側上的磨石單元，其包括磨石旋轉機構，用于保持并繞其軸線 旋轉磨石，其中，該加工單元包括第一、第二和第三移動裝置，用于支撐并分別沿著在水平面 內(nèi)彼此相交的X方向和Y方向，以及垂直于該水平面的Z方向移動工作臺；以及該磨石單元包括轉動機構，其能繞與該磨石的前端部分基本重合的豎直軸線轉動 該磨石。在根據(jù)本發(fā)明的仿形磨床中，該轉動機構可以包括設置在該底座上方用于繞該轉 動機構的旋轉軸線旋轉的旋轉臺，以及設置在該旋轉臺上方的第四和第五移動裝置，用于 支撐并分別沿著在水平面內(nèi)彼此相交的U方向和V方向移動該磨石旋轉機構。根據(jù)本發(fā)明，該仿形磨床可以包括設置在該底座上方包括攝像機的圖像攝取機 構，用于獲得下方的加工單元和磨石單元的圖像。在根據(jù)本發(fā)明的仿形磨床中，通過操作第一至第三移動裝置，使其與夾緊在工作 臺上的工件沿著Z方向的移動同步，該工件能夠沿著X方向和Y方向移動，使得磨石切削工 件的深度能夠向上和向下變化。結果，從工件的上面?zhèn)乳_始磨石切削操作并且從工件的下 面?zhèn)韧顺瞿ナ哪ハ鞑僮?，如在俯視圖上看到，從凹槽的一側進行到另一側，這種情況下， 工件凹槽的兩個鄰接表面(或里面)所在的拐角區(qū)的下面?zhèn)?或磨石的離開側)的磨削量 能夠調節(jié)到設計的量，因此在凹槽的單個里面，相對于豎直方向形成形狀精度極好的磨削而且，該磨石單元具有轉動機構，用于在與該磨石的前端部分基本重合的豎直線 上轉動磨石。因此，即便磨石轉動，接觸位置沿著該磨石的前端部分的外圓周移動，使得即 便磨石在磨削操作期間轉動時也能夠防止其與工件的干擾。結果，當從凹槽一側向另一側 移動時磨石逐漸旋轉，使得即便磨石進入另一側區(qū)域時也能夠防止磨石與凹槽另一側干 擾。結果，相對于垂直于該工件凹槽各里面的方向，傾斜的磨削面通過單一磨削操作能夠一 次形成。特別是，在根據(jù)本發(fā)明一個附加特征的仿形磨床中，磨石旋轉機構能夠在旋轉臺 上方移動。即便該磨石的前端部分被磨損到必需再次對其進行加工以改變其尺寸或根據(jù)工 件的形狀改變磨石的尺寸，該磨石的前端部分的中心位置也能夠很容易與轉動機構的旋轉 軸線對齊。在根據(jù)本發(fā)明另一個附加特征的仿形磨床中，在磨削操作之前工件定位確認和加 工操作之后的工件形狀確認可以通過用攝像機獲得固定在工作臺上的工件圖像來進行。而且，通過用攝像機得到連接于磨石旋轉機構上的磨石的圖像，能夠進行該磨石前端部分形 狀的確認、磨石位置的確認(例如，該磨石前端部分的中心位置與旋轉軸線之間的對齊的 確認)。而且，磨削起始位置的確認可以通過用攝像機同時獲得工件和磨石的圖像來進行。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的一種模式的仿形磨床的透視圖。圖2A至2C是由該仿形磨床磨削的工件的單獨透視圖。圖3是設置在相同的仿形磨床的磨石單元上的轉動機構的透視圖。圖4是該仿形磨床的圖像攝取機構的透視圖。圖5是示出該工件在其豎直方向的傾斜面被該仿形磨床磨削的情況的透視圖。圖6是示出該工件在其豎直方向的傾斜面被該仿形磨床磨削的情況的俯視圖。圖7是示出當使用根據(jù)現(xiàn)有技術例子的仿形磨床加工時磨石的前端部分的跡線 的說明性視圖。圖8A是示出在根據(jù)現(xiàn)有技術例子的仿形磨床中磨石頭的轉動中心線的位置和磨 石前端部分的中心位置的差異的說明性視圖，圖8B是示出當磨石頭轉動時磨石前端部分 中心的移動的說明性視圖，圖8C是示出由于磨石頭的轉動該磨石與凹槽的另一側碰撞時 的情況的說明性視圖。
具體實施例方式其后，以參考附圖的實施例的模式描述本發(fā)明，以便理解本發(fā)明。在這里，圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的模式的仿形磨床的透視圖；圖2A至2C是由該 仿形磨床磨削的工件的透視圖；圖3是設置在相同仿形磨床的磨石單元上的轉動機構的透 視圖；圖4是相同仿形磨床的圖像攝取機構的透視圖；圖5是示出該工件在豎直方向的傾 斜面被相同仿形磨床磨削的情況的透視圖；圖6是示出該工件在豎直方向的傾斜面被相同 仿形磨床磨削的情況的俯視圖。如圖1所示，仿形磨床10包括安裝在位的底座11 ；加工單元14，其具有設置在該 底座11 一側上用于夾緊工件12的工作臺13 ；設置在該底座11另一側上用于保持15并在 其軸線上旋轉磨石15的磨石單元17 ；以及圖像攝取機構19，其具有用于獲取下方的加工單 元14和磨石單元17的圖像的攝像機18。該仿形磨床10詳細描述如下。底座11包括用諸如鑄鐵的高硬度材料制造的并且在其上部具有平面的底座結構 21，和連接于該底座結構21下部并具有可調節(jié)的高度的多個支腿件22。結果，底座結構21 的平面20可以根據(jù)安裝位置高度通過調節(jié)各個支腿件22的高度成為水平狀態(tài)。該工作臺13包括用于直接夾緊工件12的諸如電磁卡盤的工件固定座23 ；用于 支撐該工件固定座23的第一工件座24 ；用于在水平面內(nèi)(即在平行于該底座結構21的平 面20的平面內(nèi))以小角度轉動的方式支撐該第一工件座24的第二工件座25 ；以及用于支 撐該第二工件座25的第三工件座26。由于這種結構，該工件固定座23可以通過第一工件 臺24以小角度旋轉，使得能夠微調連接于該工件固定臺23的工件12的位置。加工單元14具有第三移動裝置31，該第三移動裝置31包括用于固定該工作臺 13的第三工件座26的底側的安裝座27 ；適于在連接于該安裝座27的背側并設置成與垂直于水平面的Z方向平行的一對Z方向軌道28上來回移動的Z方向支架29 ；以及用于支撐 Z方向軌道的Z軸立柱30。該加工單元14還具有第一移動裝置36，其包括用于安裝Z軸 立柱30的立柱座32，適于在連接于該立柱座32的背側(或下面?zhèn)?并設置成與水平面的 X方向平行的一對X方向軌道33上來回移動的X方向支架34，以及用于支撐該X方向軌道 33的X軸立柱35 ；以及第二移動裝置(39)，其包括適于在連接于該X軸立柱35的背側(或 下面?zhèn)?并設置成在該底座結構21的平面20上的一側上，例如與垂直于X方向的Y方向 平行的一對Y方向軌道37上來回移動的Y方向支架38。由于這種結構，通過沿著Z方向來回移動安裝座27，工件12能夠通過工作臺13沿 著ζ方向來回移動。而且，通過沿著Y方向來回移動Y方向支架3，x方向支架34能夠沿著 Y方向來回移動，并且通過沿著X方向來回移動X方向支架34，安裝座27能夠沿著X方向 來回移動。結果，通過分別沿著Y方向和X方向移動Y方向支架38和X方向支架34，同時 沿著Z方向來回移動該安裝座27，工件12能夠與夾緊在工作臺13上的工件12的移動同步 沿著X方向和Y方向移動。如圖1、圖3和圖4所示，磨石旋轉機構16具有安裝在安裝件40 (參考圖6)的安 裝孔的主軸41的電機42和連接于電機42的磨石罩43，該電機42設置在磨石15的中心部 分并且連接于安裝件40，該磨石罩43用于罩住連接于主軸41的磨石15。而且，在該磨石 罩43中還設置未示出的噴嘴，該噴嘴設置成靠近但是與仿形磨床10分開，用于從未示出的 磨削液供給裝置中向磨石15的前端部分供給磨削液。該磨石單元17具有第四移動裝置47，其包括用于安裝磨石旋轉機構16的電機 42的安裝座44，和適于在連接于該安裝座44的背側并設置成與U方向平行(平行于圖1中 的X方向)的一對U方向軌道45上來回移動的U方向支架46 ；第五移動裝置52，其包括用 于支撐該U方向軌道45的U方向軌道支撐座48，適于在一對V方向軌道49上來回移動的 V方向支架50，該V方向軌道49連接于Y方向軌道支撐座48的背側并設置在水平面內(nèi)，例 如與垂直于U方向的V方向(圖1中平行于Y方向)平行，和用于支撐該V方向軌道49的 V方向軌道支撐座51 ；以及轉動機構54，其包括安裝該V方向軌道支撐座51用于繞垂直于 該底座11的平面20的旋轉軸線P旋轉的旋轉臺53，和用于罩住該旋轉臺53側部的旋轉臺 罩53a。而且，該轉動機構54連接于固定在該底座11的平面20的另一側上的旋轉臺平臺 55的一側。具有這種結構，當旋轉臺53旋轉時，該磨石旋轉機構16關于該旋轉臺53的旋轉 軸線P轉動，使得磨石15也關于該旋轉臺53的旋轉軸線P轉動。而且，通過分別沿著U方 向和V方向移動該安裝座44和U方向軌道支撐座48，連接于該安裝座44的磨石旋轉機構 16在該旋轉臺53上的水平面內(nèi)能夠移動到任意位置。而且，通過調節(jié)該安裝座44和U方 向軌道支撐座48的各移動行程，該磨石15前端部分的中心位置能夠與該旋轉臺53的旋轉 軸線P基本對齊。結果，即使當該旋轉臺53旋轉時，該磨石15前端部分的中心僅僅能夠旋 轉但是不能關于該旋轉臺53的旋轉軸線P轉動。該圖像攝取機構19包括豎立在旋轉臺平臺55的另一側與Z方向的相同方向平 行的攝像機支桿56，該支桿設置成其前端部分在磨石旋轉機構16上方的位置；沿著與Y方 向(或V方向)相同的方向連接于該攝像機支桿56的前端部分的攝像機支撐件58;以及 安裝在攝像機安裝部分57的攝影機(例如，具有CCD圖像攝取元件并具有變焦功能的視頻
6攝像機)18。該圖像攝取機構19還包括安裝在V方向軌道支撐座51上的攝像機照明裝置 59 (例如，具有強光發(fā)光二極管光源的照明裝置)(例如在成像時)。該圖像攝取機構19還 包括(未示出)用于顯示由攝像機18獲得的圖像的顯示裝置，因而在磨削操作之前進行工 件位置確認，在磨削操作之后進行工件形狀確認，以及磨石前端形狀確認和磨削位置起點 的確認。在這里，仿形磨床10具有手動控制功能，以分別沿著Z方向、沿著Y方向并沿著X 方向手動來回移動安裝座27、U方向支架38和X方向支架34，由此手動地關于旋轉軸線P 旋轉該旋轉臺53，并且具有未示出的數(shù)字控制裝置，用于分別沿著Z方向、沿著Y方向并沿 著X方向自動前后移動該安裝座27、Y方向支架38和X方向支架34預先確定的距離，并用 于關于旋轉軸線P自動地旋轉該旋轉臺53預先設置的角度。結果，當以預先設定的圖紙為 基礎創(chuàng)建磨削程序并將其輸入該數(shù)字控制裝置中時，對磨削用工作臺13夾緊的工件12的 操作能夠自動進行。這里描述了該情形的磨削方法，其中如圖2A至圖2C沿著不同透視方向所示，工件 12側面有開口的凹槽61的各個內(nèi)部面中，相對于豎直方向傾斜恒定角度的多個磨削面通 過單一的磨削操作一次形成。首先，用于該仿形磨床的數(shù)字控制裝置的磨削程序根據(jù)設計圖產(chǎn)生。在這里，工件 12具有預先形成的安裝基準平面，當它被安裝在工件固定座23上時提供基準。通過將該安 裝基準平面安裝在工件固定座23的靜止基準平面上，連接于工件固定座23上的工件安裝 方向和安裝位置能夠相對于該仿形磨床10的起始點確定。其次，安裝座44和U方向軌道支撐座48分別沿著U方向和V方向來回移動，因而 連接于該安裝座44的磨石旋轉機構16的磨石15前端部分的中心位置與該旋轉臺53的旋 轉軸線P對齊。這時，如圖3所示，旋轉臺53旋轉，這時的狀態(tài)有攝像機18獲得并且顯示 在顯示器中，如圖4所示，因而，當該旋轉臺53旋轉時確認磨石15前端部分的中心位置沒 有偏離該旋轉臺53的旋轉軸線P。當磨石15前端部分的中心位置與該旋轉臺53旋轉軸線P位置的對齊操作結束 時，該安裝座27、Y方向支架38和X方向支架通過手動操作分別沿著Z方向、沿著Y方向并 沿著X方向移動，該工件固定座23通過第一工件座24旋轉很小的角度，因而精細地調整連 接于該工件固定座23的工件12的位置，以便將該工件12的磨削開始點調節(jié)到該磨削程序 中設置的磨削起始位置。通過用攝像機同時得到該工件12的磨削開始點和磨石前端位置 的圖像并將它們顯示在顯示器上，能夠根據(jù)該工件12的磨削起始點和磨石前端部分之間 定性的位置關系，確認該工件12的磨削起始點是否與磨削程序中設置的磨削起始位置對 齊。當磨削起始位置的對齊結束時，該數(shù)字控制裝置的磨削起動開關接通。然后，磨石 15的切削深度例如從該工件12的上面?zhèn)乳_始，以便從該工件的背側(或下面?zhèn)?退出磨石 15的磨削操作從該凹槽61的一側開始向另一側進行。這里，工件12的磨削狀況和工件形 狀的確認通過獲取該工件12正在進行磨削或磨削之后的狀態(tài)并通過將其顯示在顯示器上 在現(xiàn)場進行。在這里，通過分別沿著Y方向和X方向來回移動Y方向支架38和X方向支架34， 同時來回移動安裝座27，該工件12沿著X方向和Y方向移動并與夾緊在工作臺13上的工件12在Z方向的移動同步。因此，兩個鄰接面在其中相交的該凹槽61的拐角區(qū)M和N的 下面?zhèn)?或磨石離開側)的磨削量能夠調整到設計的量，因而在該凹槽61的各內(nèi)部面上形 成這種相對于該豎直方向均勻地傾斜的磨削面。由于磨石15從該凹槽61的一側向另一側移動，如圖5和圖6所示，該旋轉臺53旋 轉，以逐漸地轉動該磨石旋轉機構16。但是該旋轉臺53的旋轉軸線P的位置和該磨石15 前端部分的中心位置基本上相互匹配。因此，即使通過旋轉該旋轉臺53，在其前端部與工件 12接觸的位置僅僅沿著該磨石15前端的外圓周移動時，該磨石15不轉動。結果，即便旋轉 臺53隨該磨石15旋轉，其中磨石15與該工件12的凹槽61的另一側接近，也能夠防止其 與該凹槽61的另一側接觸，因而在一次，即一次行程中，從一側到另一側磨削該工件12的 凹槽61。雖然已經(jīng)接合其實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明至少不限于在前述實施例的模 式中所描述的構造，不僅包括實施例的其他模式，正如在權利要求公開的范圍內(nèi)所表達的， 還包括其修改。例如，用于沿著Y方向移動該工作臺的第二移動裝置設置在該底座之上，而沿著X 方向移動該工作臺的第一移動裝置設置在第二移動裝置上。但是，該第一移動裝置和第二 移動裝置可以任意互換。用于沿著V方向移動磨石旋轉機構的第五移動裝置設置在旋轉臺 上，而用于沿著U方向移動磨石旋轉機構的第四移動裝置設置在該第五移動裝置上。但是， 該第五移動裝置和第四移動裝置可以任意互換。而且，該U方向和該V方向別與X方向和 Y方向對齊，但是可以不進行這種對齊。而且該U方向和該V方向，與該X方向和Y方向在 水平面內(nèi)分別垂直，但是可以以90度之外的任意的角度彼此相交。另一方面，該工件的凹槽通過單一操作從一側到另一側磨削。在該凹槽具有復雜 形狀的情況下，例如該磨削操作也可以通過將該凹槽分成多個磨削區(qū)來進行，以確認各個 磨削區(qū)的磨削面的形狀。
權利要求
一種工件的磨削方法，該方法包括步驟將所述工件的安裝基準平面安裝在工件固定座的基準平面上，并且輸入磨削程序到數(shù)字控制裝置中；將安裝在旋轉臺上的磨石的前端部分的中心位置與該旋轉臺的旋轉軸重合；在所述工件上形成凹槽，通過與該工件在第三方向上的移動同步地在第一方向和第二方向上移動該工件的同時磨削該工件并且旋轉所述旋轉臺，使得該凹槽在鄰接表面中具有拐角區(qū)；其中，在一次行程中，通過從一側到另一側磨削來形成該工件的凹槽。
2.根據(jù)權利要求1所述的工件的磨削方法，還包括步驟獲得所述工件的磨削起始點和所述磨石的前端部分的圖像，并且將這些圖像顯示在顯 示器中。
3.根據(jù)權利要求1所述的工件的磨削方法，還包括步驟獲得所述工件正在進行磨削或磨削之后的狀態(tài)的圖像，并顯示這些圖像。
4.根據(jù)權利要求1至3的任意一項所述的工件的磨削方法，其中，使用一種仿形磨床， 該仿形磨床包括底座；設置在該底座一側上的加工單元，該加工單元包括具有用于夾緊工件的工件固定座的 工作臺；以及設置在該底座另一側上的磨石單元，該磨石單元包括磨石旋轉機構，用于保持并繞其 軸線旋轉磨石，以及轉動機構，其能夠繞與該磨石的前端部分基本重合的豎直軸線轉動該 磨石，其中，所述轉動機構包括用于繞該轉動機構的旋轉軸線旋轉、移動第四和第五移動裝 置的旋轉臺；該第四和第五移動裝置設置在該旋轉臺上方，用于支撐該磨石旋轉機構并分 別沿著在水平面內(nèi)彼此相交的第四方向和第五方向移動該磨石旋轉機構。
5.根據(jù)權利要求4所述的工件的磨削方法，其中，所述加工單元包括第一、第二和第三 移動裝置，用于支撐該工作臺并分別沿著在水平面內(nèi)彼此相交的第一方向和第二方向以及 沿著垂直于該水平面的第三方向移動該工作臺；并且所述第一、第二和第三移動裝置以及所述轉動機構能夠根據(jù)磨削程序，自動地執(zhí)行操 作以磨削。
全文摘要
一種仿形磨床包括底座；設置在該底座一側上的加工單元，其包括用于夾緊工件的工作臺；和設置在該底座另一側上的磨石單元，其包括磨石旋轉機構，用于保持并繞其軸線轉動磨石。該加工單元包括第一至第三移動裝置，用于支撐并分別沿著在水平面內(nèi)相互垂直的該X方和Y方向，以及沿著垂直于該水平面的Z方向移動工作臺。該磨石單元包括轉動機構，用于繞與該磨石的前端部分基本重合的豎直軸線轉動該磨石。
文檔編號B24B19/02GK101982298SQ20101052934
公開日2011年3月2日 申請日期2007年6月5日 優(yōu)先權日2006年6月5日
發(fā)明者巖切洋, 廣瀨忠男, 樋口曉一, 永田淳士 申請人:株式會社三井高科技