刀具的測(cè)定方法以及具有測(cè)定功能的機(jī)床的制作方法
【專利摘要】在測(cè)定在平面部（14)的端部具有刃部（14a)的刀具（10)的尺寸時(shí)，首先，使用測(cè)定探測(cè)器(34)來(lái)測(cè)定平面部(14)上的多個(gè)點(diǎn)(P1?P3)的位置，根據(jù)該測(cè)定值求出包含平面部（14)的測(cè)定平面（PL)的平面式。接下來(lái)，使測(cè)定探測(cè)器(34)沿著由平面式表示的測(cè)定平面（PL)從刃部(14a)的外側(cè)朝向刃部（14a)移動(dòng)，直到測(cè)定探測(cè)器（34)抵接于刃部（14a)。然后，基于使測(cè)定探測(cè)器(34)抵接于刃部(14a)時(shí)的測(cè)定探測(cè)器(34)的位置，來(lái)求出刃部（14a)的位置。
【專利說(shuō)明】刀具的測(cè)定方法以及具有測(cè)定功能的機(jī)床

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測(cè)定旋轉(zhuǎn)刀具的外徑尺寸等的、刀具的測(cè)定方法以及具有測(cè)定功能的 機(jī)床。

【背景技術(shù)】
[0002] 以往，已知有使用輸出與觸頭的變位量相應(yīng)的電信號(hào)的接觸式量規(guī)、來(lái)求出旋轉(zhuǎn) 刀具的刀具直徑的測(cè)定方法（例如參照專利文獻(xiàn)1)。在該專利文獻(xiàn)1所記載的方法中，將 接觸式量規(guī)配置于旋轉(zhuǎn)刀具的附近，一邊使觸頭接觸旋轉(zhuǎn)刀具的周面，一邊使旋轉(zhuǎn)刀具旋 轉(zhuǎn)，基于此時(shí)的接觸式量規(guī)的輸出值來(lái)求出刀具直徑。
[0003] 然而，在上述專利文獻(xiàn)1所記載的方法中，使用了能夠檢測(cè)觸頭的變位量的接觸 式量規(guī)，需要高價(jià)的傳感器。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2006-284446號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是使用接觸式的測(cè)定探測(cè)器測(cè)定在平面部的端部具有刃部的刀具的尺寸 的刀具的測(cè)定方法，其特征在于，包含：使測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于平面部上的多個(gè)計(jì)測(cè)點(diǎn) 而取得測(cè)定值的測(cè)定步驟；基于由測(cè)定步驟得到測(cè)定值、求出包含平面部的測(cè)定平面的平 面式的平面式導(dǎo)出步驟；沿著由通過(guò)平面式導(dǎo)出步驟求出的平面式表達(dá)的測(cè)定平面、使測(cè) 定探測(cè)器從刃部的外側(cè)向刃部移動(dòng)到測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于刃部為止的探測(cè)器移動(dòng)步 驟；和基于通過(guò)探測(cè)器移動(dòng)步驟使測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于刃部時(shí)的測(cè)定探測(cè)器的位置、 求出刃部的位置的刃部位置導(dǎo)出步驟。
[0008] 另外，本發(fā)明的具有測(cè)定功能的機(jī)床，其特征在于，包括：接觸式的測(cè)定探測(cè)器； 移動(dòng)部，其使測(cè)定探測(cè)器相對(duì)于在平面部的端部具有刃部的刀具相對(duì)移動(dòng)；檢測(cè)部，其檢測(cè) 測(cè)定探測(cè)器的位置；平面式運(yùn)算部，其基于測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于平面部上的多個(gè)點(diǎn)時(shí) 的檢測(cè)部的檢測(cè)值，對(duì)包含平面部的測(cè)定平面的平面式進(jìn)行運(yùn)算；移動(dòng)控制部，其以測(cè)定探 測(cè)器沿著由通過(guò)平面式運(yùn)算部運(yùn)算的平面式表達(dá)的測(cè)定平面、從刃部的外側(cè)向刃部移動(dòng)到 測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于刃部為止的方式，對(duì)移動(dòng)部進(jìn)行控制；和位置運(yùn)算部，其基于使測(cè) 定探測(cè)器的觸頭抵接于刃部時(shí)的檢測(cè)部的檢測(cè)值，對(duì)刃部的位置進(jìn)行運(yùn)算。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是作為本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的機(jī)床的一例的線放電加工機(jī)的主視圖。
[0010] 圖2是表示作為本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的測(cè)定方法的對(duì)象的工件的一例的立 體圖。
[0011] 圖3是表示圖2的變形例的圖。
[0012] 圖4是表示向圖1的線放電加工機(jī)安裝測(cè)定探測(cè)器的安裝例的圖。
[0013] 圖5是對(duì)工件尺寸的測(cè)定步驟進(jìn)行說(shuō)明的圖。
[0014] 圖6是表示由作為本實(shí)施方式所涉及的測(cè)定方法的一步驟的3點(diǎn)計(jì)測(cè)求出的測(cè)定 平面的圖。
[0015] 圖7是表示通過(guò)觸頭的多個(gè)中心點(diǎn)的假想平面的圖。
[0016] 圖8是在計(jì)測(cè)點(diǎn)使觸頭移動(dòng)時(shí)的放大圖。
[0017] 圖9是表示圖1的線放電加工機(jī)的控制結(jié)構(gòu)的一部分的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 以下，參照?qǐng)D1?圖9,對(duì)本發(fā)明的具有測(cè)定功能的機(jī)床的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另 夕卜，在以下內(nèi)容中，對(duì)使用線放電加工機(jī)作為具有測(cè)定功能的機(jī)床的情況進(jìn)行說(shuō)明，但是也 能夠使用其他的機(jī)床。
[0019] 圖1是本實(shí)施方式所涉及的線放電加工機(jī)100的主視圖，示出工件W的加工狀態(tài)。 在以下內(nèi)容中，如圖所示那樣定義左右方向（X軸向）以及上下方向（Z軸向），并且將與左 右方向垂直并且與上下方向垂直的方向（紙面垂直方向）定義為前后方向（Y軸向）。前側(cè) 為紙面的跟前側(cè)，后側(cè)為紙面的進(jìn)深側(cè)。
[0020] 圖2是表示圖1的工件W的一例的立體圖。如圖2所示，工件W是立銑刀和/或 鉸刀等棒狀的旋轉(zhuǎn)刀具10。該刀具10沿著作為刀具旋轉(zhuǎn)中心的刀具軸線L1方向在基端側(cè) 與頂端側(cè)分別具有大致圓柱狀的柄部11與刀具部12。在刀具部12沿著刀具軸線L1方向 形成有槽13,在槽13的加工面，通過(guò)釬焊等安裝有PCD (polycrystalline diamond :多晶金 剛石）片等薄板狀的切削刃14。刀具10的徑向外側(cè)處的切削刃14的端面形成為從上表面 向下表面傾斜（參照?qǐng)D4)，在切削刃14的上表面的端部，形成有銳角的邊緣狀的刃部14a。 刃部14a比刀具部12的頂端面向軸向外側(cè)突出，且比刀具部12的外周面向徑向外側(cè)突出， 規(guī)定刀具10的最外部。
[0021] 此外，在圖中，在周向的1部位設(shè)置有切削刃14(1片刃），但是也可以在周向?qū)ΨQ 地設(shè)置多個(gè)切削刃14。例如，可以在周向每隔180度地設(shè)置2片（2片刃）、每隔120度地 設(shè)置3片（3片刃）、每隔90度地設(shè)置4片（4片刃）等，設(shè)置多個(gè)切削刃14而形成旋轉(zhuǎn)刀 具10。另外，如圖3所示，也可以將刀具部12設(shè)為朝向軸向頂端部變細(xì)的帶臺(tái)階形狀，而在 軸向上分離地設(shè)置多個(gè)切削刃14。
[0022] 如圖1所示，在機(jī)座1的上部支撐有工件安裝臺(tái)2。工件安裝臺(tái)2具有從基礎(chǔ)部 2a向上方延伸設(shè)置的左右一對(duì)側(cè)壁部2b，在一方的側(cè)壁部2b的上表面設(shè)置有旋轉(zhuǎn)分度裝 置20。在旋轉(zhuǎn)分度裝置20上設(shè)置有沿著與X軸平行的水平軸線L0保持工件W的卡盤21， 在卡盤21以刀具10的旋轉(zhuǎn)軸線L1 (圖2)與軸線L0 -致的狀態(tài)安裝有刀具10的柄部11。 卡盤21例如被旋轉(zhuǎn)分度裝置內(nèi)的伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)而以軸線L0為中心旋轉(zhuǎn)，由此能夠繞與X 軸平行的水平軸線（以下，稱作繞C軸）地對(duì)刀具10進(jìn)行分度定位。
[0023] 在機(jī)座1上以包圍工件安裝臺(tái)2與旋轉(zhuǎn)分度裝置20的方式設(shè)置有加工槽3。在加 工槽3的下方的機(jī)座1內(nèi)部收納有加工液箱4。加工液可以使用水和/或油。
[0024] 在工件安裝臺(tái)2的后方立設(shè)有立柱5,在立柱5的上部，經(jīng)由直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)將Y軸 滑塊6支撐為能夠在Y軸向（前后方向）上滑動(dòng)。在Y軸滑塊6上，經(jīng)由直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)將X 軸滑塊7支撐為能夠在X軸向（左右方向）上滑動(dòng)。在X軸滑塊7上，經(jīng)由直線進(jìn)給機(jī)構(gòu) 支撐有能夠在與Y軸平行的V軸向上移動(dòng)的V軸滑塊22。在V軸滑塊22的前表面，經(jīng)由直 線進(jìn)給機(jī)構(gòu)支撐有能夠在與X軸平行的U軸向上移動(dòng)的U軸滑塊23。在U軸滑塊23的前 表面，經(jīng)由直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)將套管軸8支撐為能夠在Z軸向（上下方向）上升降。X軸、Y軸、 Z軸、U軸、V軸的各直線進(jìn)給機(jī)構(gòu)由例如滾珠絲杠與驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)的伺服馬達(dá)等構(gòu)成。
[0025] 在套管軸8的下端安裝有上頭部15,在上頭部15的下方、即左右一對(duì)側(cè)壁部2b的 內(nèi)側(cè)凹空間17中配置有下頭部16。在上頭部15與下頭部16之間，線電極9在鉛垂方向上 延伸，線電極9由上下的頭部15、16支撐。線電極9通過(guò)未圖示的送給單元而送給到上頭 部15與下頭部16之間。
[0026] 在X軸滑塊7 -體地安裝有支撐臂18。支撐臂18從工件安裝臺(tái)2的后方延伸設(shè) 置到凹空間17內(nèi)。下頭部16由支撐臂18的頂端部支撐，經(jīng)由支撐臂18而一體地連結(jié)于 X軸滑塊7。
[0027] 由此，上頭部15與下頭部16能夠在前后左右方向上一體地移動(dòng)，線電極9保持維 持鉛垂姿勢(shì)而相對(duì)于工件W在正交2軸的X軸以及Y軸向上相對(duì)移動(dòng)。另外，通過(guò)U軸滑 塊23以及V軸滑塊22,上頭部15能夠相對(duì)于下頭部16在前后左右方向上相對(duì)移動(dòng)，能夠 使線電極9相對(duì)于鉛垂線以期望的角度傾斜。上頭部15也能夠通過(guò)套管軸8的升降動(dòng)作 而在Z軸向上移動(dòng)。
[0028] 在工件加工時(shí)，經(jīng)由未圖示的泵從加工液箱4向加工槽3內(nèi)供給加工液。然后，與 工件W隔著微小間隔地配置線電極9,從加工用電源向線電極9與工件W之間施加脈沖電 壓。由此，在工件W與線電極9之間產(chǎn)生放電，來(lái)對(duì)工件W進(jìn)行加工。
[0029] 上述的各進(jìn)給機(jī)構(gòu)具有檢測(cè)各軸的位置的位置檢測(cè)器。通過(guò)來(lái)自這些位置檢測(cè)器 的信號(hào)，能夠檢測(cè)出上頭部15與下頭部16的自初始位置的移動(dòng)量和/或工件W的自初始 位置的旋轉(zhuǎn)量。由此，能夠求出通過(guò)線電極9的中心的軸線L2(圖4)上的基準(zhǔn)點(diǎn)（例如上 頭部15的下端部的點(diǎn)P1)的XYZ坐標(biāo)系（機(jī)床坐標(biāo)系）下的相對(duì)于原點(diǎn)P0的位置?；鶞?zhǔn) 點(diǎn)P1是成為工件加工時(shí)的基準(zhǔn)的點(diǎn)，也可以設(shè)定為軸線L2上的其他的位置。原點(diǎn)P0例如 被設(shè)定在軸線L0上的卡盤21的端面。
[0030] 線放電加工機(jī)的動(dòng)作、即X軸、Y軸、Z軸、U軸以及V軸用的伺服馬達(dá)和/或C軸 用的伺服馬達(dá)等的驅(qū)動(dòng)由圖1的控制裝置30控制?？刂蒲b置30構(gòu)成為包含CPU、R0M、RAM、 具有其他的周邊電路等的運(yùn)算處理裝置，具有控制工件計(jì)測(cè)時(shí)的動(dòng)作的計(jì)測(cè)控制部31和 控制工件加工時(shí)的動(dòng)作的加工控制部32。
[0031] 計(jì)測(cè)控制部31控制與上頭部15 -體地安裝的測(cè)定探測(cè)器34 (圖4)的動(dòng)作，基于 來(lái)自測(cè)定探測(cè)器34的信號(hào)來(lái)測(cè)定加工前或加工后的切削刃14的尺寸。加工控制部32根 據(jù)預(yù)先確定的加工程序向各伺服馬達(dá)輸出控制信號(hào)，使線電極9相對(duì)于工件W相對(duì)移動(dòng)，將 切削刃14的刃部14a加工為所希望的形狀。
[0032] 圖4是表示測(cè)定探測(cè)器34的安裝例的圖。如圖4所示，在上頭部15的側(cè)面安裝 有基礎(chǔ)體36,在基礎(chǔ)體36固定有支撐臂37的基端部。在支撐臂37的頂端部朝向鉛垂方向 地支撐有測(cè)定探測(cè)器34。
[0033] 測(cè)定探測(cè)器34在頂端部（下端部）具有球狀的觸頭34a。在工件計(jì)測(cè)時(shí)，在從工 件附近去除線電極9后，配置測(cè)定探測(cè)器34,以使得觸頭34a的中心點(diǎn)Pa位于上頭部15的 下方且線電極9的大致軸線L2上。中心點(diǎn)Pa相對(duì)于上頭部15的下端部的基準(zhǔn)點(diǎn)P1的偏 置坐標(biāo)（Λ X，Λ Υ，Λ Z)、即從P1到Pa的X軸向、Y軸向以及Z軸向上的偏移量與觸頭34a 的半徑r被預(yù)先實(shí)際測(cè)量，并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器。
[0034] 測(cè)定探測(cè)器34與上頭部15設(shè)置為一體，所以能夠通過(guò)X軸用、Y軸用以及Z軸用 的伺服馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)來(lái)將測(cè)定探測(cè)器34移動(dòng)到工件表面上的任意的計(jì)測(cè)點(diǎn)位置。測(cè)定探測(cè) 器34在觸頭34a抵接于工件表面時(shí)，輸出接通信號(hào)，在離開(kāi)工件表面時(shí)，輸出切斷信號(hào)。通 過(guò)接通信號(hào)輸出時(shí)的來(lái)自設(shè)置于X軸用、Y軸用以及Z軸用的各進(jìn)給機(jī)構(gòu)的位置檢測(cè)器的 信號(hào)，能夠檢測(cè)出與工件W的表面抵接的觸頭34a的中心點(diǎn)Pa的位置（XYZ坐標(biāo)）。
[0035] 通過(guò)這樣的線放電加工機(jī)100加工出的旋轉(zhuǎn)刀具10被安裝于例如加工中心的主 軸，對(duì)固定于工作臺(tái)上的工件進(jìn)行加工。在該情況下，為了高精度地對(duì)工作臺(tái)上的工件進(jìn)行 加工，需要預(yù)先掌握刀具10的最外徑，即從刀具10的旋轉(zhuǎn)中心L1到刃部14a的距離Ra (圖 5)。在本實(shí)施方式中，使用圖1的線放電加工機(jī)100,如以下那樣測(cè)定刃部14a的尺寸（刀 具10的外徑尺寸Ra)。
[0036] (1)初始角度的調(diào)整
[0037] 首先，如作為切削刃14的YZ剖視圖的圖5所示，使工件W圍繞C軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)整工 件W繞C軸的初始角度，以使得工件表面的計(jì)測(cè)點(diǎn)位置、即刃部14a的位置成為與旋轉(zhuǎn)分度 裝置的軸線L0大致相同高度。在該調(diào)整作業(yè)中，不需要嚴(yán)格地使刃部14a的位置與軸線L0 的高度一致。
[0038] (2)偏置坐標(biāo)與觸頭半徑的計(jì)測(cè)
[0039] 然后，使用環(huán)規(guī)等主工件計(jì)測(cè)觸頭34a的中心點(diǎn)Pa (圖4)的偏置坐標(biāo)（Λ X，Λ Y， Δ Ζ)與觸頭34a的半徑r。另外，在半徑r已知的情況下，也可以省略半徑r的計(jì)測(cè)。
[0040] (3)切削刃上表面的3點(diǎn)計(jì)測(cè)
[0041] 為了求出切削刃14的上表面的平面式，使用測(cè)定探測(cè)器34對(duì)切削刃14上表面的 3點(diǎn)進(jìn)行計(jì)測(cè)。在該情況下，以圖2所示的切削刃14上的3點(diǎn)P1、P2、P3為計(jì)測(cè)點(diǎn)，使測(cè)定 探測(cè)器34依次抵接于這些計(jì)測(cè)點(diǎn)PI、P2、P3,取得3點(diǎn)的計(jì)測(cè)值。
[0042] 具體地說(shuō)，預(yù)先設(shè)定不在1直線上的計(jì)測(cè)點(diǎn)PI、P2、P3的XY坐標(biāo)，將測(cè)定探測(cè)器 34移動(dòng)到切削刃14的上方的該XY坐標(biāo)上。接下來(lái)，如圖5的箭頭Z所示那樣將測(cè)定探測(cè) 器34朝向計(jì)測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3下降，直到測(cè)定探測(cè)器34抵接于計(jì)測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3而輸出接通 信號(hào)。將測(cè)定探測(cè)器34抵接于計(jì)測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3時(shí)的觸頭34a的中心點(diǎn)Pa分別設(shè)為ΡΓ、 P2'、P3'。通過(guò)接通信號(hào)輸出時(shí)來(lái)自位置檢測(cè)器的信號(hào)，能夠求出中心點(diǎn)ΡΓ、P2'、P3'的位 置（乂￥2坐標(biāo)）。即，能夠分別求出中心點(diǎn)？1'的位置（乂1，￥1，21)、中心點(diǎn)？2'的位置（父2， Y2, Z2)以及中心點(diǎn)P3'的位置（X3, Y3, Z3)。
[0043] (4)切削刃上表面的平面式的算出
[0044] 接下來(lái)，算出圖6所示的包含切削刃14的上表面的測(cè)定平面PL的式子、即由下式 (I)表示的平面式。
[0045] AX+BY+CZ+D = 0 …（I)
[0046] 在該情況下，首先，使用中心點(diǎn)？1'12'、？3'的計(jì)測(cè)位置坐標(biāo)，通過(guò)下式（11)來(lái)算 出如圖7所示那樣通過(guò)中心點(diǎn)ΡΓ、Ρ2'、Ρ3'的3維空間的假想平面PL'的平面式。
[0047] AX+BY+CZ+D' = 0
[0048] 其中，A2+B2+C2 = 1 且 C>0 ... (II)
[0049] 包含切削刃14的上表面的測(cè)定平面PL與假想平面PL'平行，所以算出的單位法 線向量的XYZ成分成為上述⑴式的常數(shù)A、B、C。
[0050] 然后，將觸頭34a的中心點(diǎn)Pa的計(jì)測(cè)位置坐標(biāo)（例如X1，Y1，Z1)代入由上式（II) 表示的假想平面PL'的平面式的變量Χ、Υ、Ζ，來(lái)算出常數(shù)D'。此時(shí)，D'的絕對(duì)值相當(dāng)于從 機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)到假想平面PL'的距離。測(cè)定平面PL與假想平面PL'之間的距離與觸 頭34a的半徑r相等，所以能夠通過(guò)在距離D'加上r，來(lái)求出從原點(diǎn)到測(cè)定平面PL的距離、 即上式⑴的常數(shù)D。
[0051] (5)觸頭向計(jì)測(cè)開(kāi)始位置的移動(dòng)
[0052] 如圖6所示，將求刀具10的外徑尺寸的刃部14a的點(diǎn)設(shè)為計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb。若將該計(jì) 測(cè)點(diǎn)Pb的X坐標(biāo)設(shè)為E，則直線La的式能夠通過(guò)將X = E代入上式（I)而求出，該直線La 存在于通過(guò)計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb的測(cè)定平面PL上，且與YZ平面平行。在測(cè)定切削刃14的外周尺寸 的情況下，首先，將觸頭34a的中心點(diǎn)Pa移動(dòng)到計(jì)測(cè)開(kāi)始位置Ps，自此使觸頭34a的中心點(diǎn) Pa沿著直線La移動(dòng)。
[0053] 計(jì)測(cè)開(kāi)始位置Ps被設(shè)定成預(yù)先在Y方向上從軸線L0離開(kāi)預(yù)定量F的位置。預(yù) 定量F被設(shè)定成比刀具半徑的設(shè)計(jì)值R0大預(yù)定量β的值（RO+β)。若使用常數(shù)A?F以 及Λ X、Λ Υ、Λ Z，則觸頭34a的中心點(diǎn)Pa位于計(jì)測(cè)開(kāi)始位置Ps時(shí)的基準(zhǔn)點(diǎn)P1的XYZ坐標(biāo) (Xs、Ys、Zs)由下式（III)表示。
[0054] (Xs、Ys、Zs) = (E-AX、F-AY、-(AE+BF+D)/C_AZ)…（III)
[0055] 在使觸頭34a的中心點(diǎn)Pa向上式（III)的計(jì)測(cè)開(kāi)始位置Ps移動(dòng)的情況下，首先， 以預(yù)定速度vl使其移動(dòng)到比計(jì)測(cè)開(kāi)始位置Pa靠上方預(yù)定量Y的第1位置（Xs、Ys、Zs+γ )。 預(yù)定量Y為例如比刀具半徑的設(shè)計(jì)值R0大的值。接下來(lái)，以預(yù)定速度v2將測(cè)定探測(cè)器34 從第1位置下降預(yù)定量Y，使觸頭34a的中心點(diǎn)Pa移動(dòng)到計(jì)測(cè)開(kāi)始位置Ps (第2位置）。 速度v2比速度vl低，由此，在觸頭34a向計(jì)測(cè)開(kāi)始位置Ps的移動(dòng)中途，能夠防止觸頭34a 以高速接觸刀具10。
[0056] (6)觸頭向測(cè)定部位的靠近
[0057] 接下來(lái)，如圖5的箭頭S所示，使測(cè)定探測(cè)器34從刀具10的徑向外側(cè)的計(jì)測(cè)開(kāi)始 位置Ps朝向內(nèi)側(cè)的計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb沿著直線La移動(dòng)。YZ方向上的測(cè)定探測(cè)器34的移動(dòng)指令例 如通過(guò)增量指令而給出。測(cè)定探測(cè)器34的移動(dòng)方向的向量S由下式（IV)表示。
[0058] S = (0、-F、FXB/C)…（IV)
[0059] 當(dāng)觸頭34a抵接于刃部14a而輸出接通信號(hào)時(shí)，停止測(cè)定探測(cè)器34的移動(dòng)。
[0060] (7)外徑尺寸的算出
[0061] 如圖8所示那樣，通過(guò)測(cè)定探測(cè)器34輸出接通信號(hào)時(shí)的來(lái)自位置檢測(cè)器的信號(hào)， 能夠求出機(jī)床坐標(biāo)系的基準(zhǔn)點(diǎn)P1的位置坐標(biāo)（i，j，k)。使用該位置坐標(biāo)（i，j，k)，由下式 (V)算出計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb的位置坐標(biāo)（s，t，U)。
[0062] Pb = (s、t、u) = (i_ Δ X、j-r X cos θ - Δ Y、k_r X sin θ - Δ Z) ...(V)
[0063] 其中，tan θ = -B/C。因此，由刃部14a的位置確定的刀具10的外徑尺寸Ra能夠 使用上式（V)的t、u而通過(guò)下式（VI)求出。
[0064] Ra = (t2+u2)1/2 …（VI)
[0065] 根據(jù)以上的方法，測(cè)定探測(cè)器34的觸頭34的中心Pa在與切削刃上表面相同平面 上從刀具10的外側(cè)向刃部14a移動(dòng)。因此，能夠使觸頭34高精度地相對(duì)于刃部14a抵接， 刃部14a的位置的計(jì)測(cè)精度提高。
[0066] 上述的（1)?（7)的步驟中，例如（3)?（7)的步驟能夠通過(guò)控制裝置30的計(jì)測(cè) 控制部31 (圖1)的處理而自動(dòng)地執(zhí)行。
[0067] 圖9是表示本實(shí)施方式所涉及的線放電加工機(jī)的工件尺寸計(jì)測(cè)所涉及的控制構(gòu) 成的框圖。在計(jì)測(cè)控制部31，輸入來(lái)自輸入裝置41、在XYZ軸用進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)置的位置檢測(cè) 器42和測(cè)定探測(cè)器34的信號(hào)。計(jì)測(cè)控制部31具有控制伺服馬達(dá)43的移動(dòng)的移動(dòng)控制部 31a和執(zhí)行上述的平面式和/或外周刃尺寸的運(yùn)算等的運(yùn)算部31b。運(yùn)算部31b的運(yùn)算結(jié) 果被輸出到顯示裝置44。
[0068] 輸入裝置41例如由供用戶操作的觸摸面板等輸入監(jiān)視器構(gòu)成。輸入裝置41的輸 入信息包含：測(cè)定探測(cè)器34的觸頭34a的偏置坐標(biāo)（Λ X，Λ Υ，Λ Z)，半徑r，用于設(shè)定計(jì)測(cè) 開(kāi)始位置Ps的常數(shù)R0、β、Y，切削刃上表面的計(jì)測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3的XY坐標(biāo)，求外周刃尺寸 時(shí)的X坐標(biāo)E，計(jì)測(cè)開(kāi)始指令等。
[0069] 在輸入計(jì)測(cè)開(kāi)始指令時(shí)，移動(dòng)控制部31a控制伺服馬達(dá)43,以使得測(cè)定探測(cè)器34 的觸頭34a抵接于切削刃上表面的計(jì)測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3。由此，取得與計(jì)測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3對(duì)應(yīng) 的觸頭34a的中心點(diǎn)ΡΓ、P2'、P3'的XYZ坐標(biāo)。運(yùn)算部31b運(yùn)算通過(guò)這3點(diǎn)的假想平面 PL'的法線向量V以及單位法線向量，算出通過(guò)切削刃上表面的測(cè)定平面PL的平面式（I)。 然后運(yùn)算通過(guò)測(cè)定平面PL上并且通過(guò)用于求外徑尺寸的計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb的X坐標(biāo)一定的直線La 的式子。
[0070] 接下來(lái)，移動(dòng)控制部31a使觸頭34a的中心點(diǎn)Pa移動(dòng)到由上式（III)表示的直線 La上的計(jì)測(cè)開(kāi)始位置Ps。然后，控制伺服馬達(dá)43,以使得觸頭34a的中心點(diǎn)Pa沿著直線 La從計(jì)測(cè)開(kāi)始點(diǎn)Ps朝向切削刃上表面端部的計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb移動(dòng)。觸頭34a的YZ方向上的移 動(dòng)指令通過(guò)增量指令而給出，該情況下的觸頭34a的方向由上式（IV)的向量S表示。
[0071] 運(yùn)算部31b基于觸頭34a抵接于計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb時(shí)的觸頭34a的位置，運(yùn)算刃部14a的 外周刃尺寸Ra。更詳細(xì)地說(shuō)，基于基準(zhǔn)點(diǎn)P1的位置坐標(biāo)（i，j，k)、基準(zhǔn)點(diǎn)P1與觸頭34a的 中心點(diǎn)Pa的偏置量ΛΧ、ΛΥ、ΛΖ、以及測(cè)定平面PL的傾斜Θ，通過(guò)上式（V)算出計(jì)測(cè)點(diǎn) Pb的位置坐標(biāo)（s，t，u)。進(jìn)而，通過(guò)上式（VI)，算出刀具10的外徑尺寸Ra，將外徑尺寸Ra 顯示于顯示部44 (輸入裝置41的觸摸面板等）。
[0072] 此外，若刃部14a與軸線L0平行，則刃部14a的外周刃尺寸（刀具外徑）沿著軸線 L0為一定。因此,通過(guò)如上述那樣求出1點(diǎn)的計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb的坐標(biāo),能夠求出遍及該刃部14a 整體的刀具10的外徑尺寸。另一方面，在刃部14a相對(duì)于軸線L0傾斜的情況下，能夠求出 2點(diǎn)的計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb的坐標(biāo)，通過(guò)用直線連結(jié)2點(diǎn)來(lái)求出刀具10的外徑尺寸。
[0073] 根據(jù)本實(shí)施方式，能夠起到以下那樣的作用效果。
[0074] (1)使測(cè)定探測(cè)器34抵接于切削刃上的3點(diǎn)的計(jì)測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3,取得與這些計(jì)測(cè) 點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)的觸頭34a的中心點(diǎn)ΡΓ、P2'、P3'的位置，即取得離開(kāi)各計(jì)測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3預(yù) 定距離r的中心點(diǎn)？1'、？2'、？3'的位置（測(cè)定步驟）。然后，求出與通過(guò)中心點(diǎn)？1'、？2'、 P3'的假想平面PL'平行的切削刃上表面的測(cè)定平面PL的平面式（平面式導(dǎo)出步驟）。然 后，以該測(cè)定平面PL上的直線La為測(cè)定探測(cè)器34的移動(dòng)路徑，使測(cè)定探測(cè)器34沿著直線 La從刃部14a的外側(cè)朝向刃部14a移動(dòng)，使測(cè)定探測(cè)器34抵接于刃部14a (探測(cè)器移動(dòng)步 驟）?；谠摐y(cè)定探測(cè)器34抵接于刃部14a時(shí)的測(cè)定探測(cè)器34的位置，求出刃部14a的 位置（刃部位置導(dǎo)出步驟）。由此，即使在刃部14a的位置（高度）從軸線L0偏離的情況 下，也能夠使測(cè)定探測(cè)器34的中心點(diǎn)Pa位于與切削刃上表面相同平面上，而使測(cè)定探測(cè)器 34抵接于刃部14a，能夠使用測(cè)定探測(cè)器34來(lái)高精度地測(cè)定刀具10的外徑尺寸。
[0075] (2)因?yàn)槭褂酶鶕?jù)與工件W接觸或非接觸而輸出接通切斷信號(hào)的測(cè)定探測(cè)器34來(lái) 計(jì)測(cè)刀具10的外徑尺寸，所以能夠廉價(jià)地構(gòu)成具有工件測(cè)定功能的線放電加工機(jī)。
[0076] (3)在使測(cè)定探測(cè)器34抵接于工件W時(shí)，不需要使工件W旋轉(zhuǎn)，所以能夠迅速地計(jì) 測(cè)刀具10的外徑尺寸。
[0077] (4)通過(guò)計(jì)測(cè)控制部31的處理，自動(dòng)地進(jìn)行測(cè)定探測(cè)器34向切削刃上表面的計(jì) 測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3的移動(dòng)、測(cè)定探測(cè)器14向刃部14a的計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb的移動(dòng)、切削刃上表面的平 面式的運(yùn)算、測(cè)定探測(cè)器34從刃部14a的外側(cè)的計(jì)測(cè)開(kāi)始點(diǎn)Ps朝向計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb的移動(dòng)路徑 (直線La)的運(yùn)算、以及刀具10的外周刃尺寸的運(yùn)算等，所以能夠容易且正確地進(jìn)行工件尺 寸的測(cè)定。
[0078] 此外，在上述實(shí)施方式中，設(shè)為了通過(guò)XYZ軸用的伺服馬達(dá)43使測(cè)定探測(cè)器34移 動(dòng)，但是移動(dòng)部的構(gòu)成并不限定于此。設(shè)為了使測(cè)定探測(cè)器34抵接于切削刃上表面的3點(diǎn) 的計(jì)測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3來(lái)運(yùn)算測(cè)定平面PL的平面式，但是在切削刃上表面與軸線L0平行的情 況下，能夠通過(guò)對(duì)在徑向上不同的2點(diǎn)的切削刃上表面位置進(jìn)行計(jì)測(cè)來(lái)運(yùn)算平面式。設(shè)為 了取得使觸頭34a抵接于多個(gè)計(jì)測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3時(shí)的觸頭34a的中心點(diǎn)ΡΓ、P2'、P3'的位 置作為測(cè)定值，基于通過(guò)該測(cè)定值而得到的假想平面PL'，來(lái)運(yùn)算與假想平面PL'平行的測(cè) 定平面PL的平面式，但是平面式的運(yùn)算步驟并不限定于此。例如，也可以取得使觸頭34a 抵接于多個(gè)計(jì)測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3時(shí)的觸頭34a的中心點(diǎn)Pa的位置作為測(cè)定值，直接求出測(cè)定 平面PL的平面式。因此，作為平面式運(yùn)算部的運(yùn)算部31b的構(gòu)成并不限定于上述的構(gòu)成。
[0079] 移動(dòng)控制部31a的構(gòu)成并不限定于上述的構(gòu)成，只要使測(cè)定探測(cè)器34沿著由運(yùn)算 出的平面式定義的測(cè)定平面PL從刃部14a的外側(cè)朝向刃部14a移動(dòng)即可。作為位置運(yùn)算 部的運(yùn)算部31b的構(gòu)成也并不限定于上述的構(gòu)成，只要基于使測(cè)定探測(cè)器34抵接于刃部 14a(計(jì)測(cè)點(diǎn)Pb)時(shí)的位置檢測(cè)值來(lái)運(yùn)算刃部14a的位置即可。
[0080] 在上述實(shí)施方式中，對(duì)于作為平面狀的板構(gòu)件的切削刃14的端部具有刃部14a的 旋轉(zhuǎn)刀具10的測(cè)定方法進(jìn)行了說(shuō)明，但是只要平面部的端部具有刃部即可，不僅僅對(duì)于具 有切削刃14的刀具，或者不僅僅對(duì)于旋轉(zhuǎn)刀具，對(duì)任何的刀具都能夠適用本發(fā)明。另外，同 樣能夠?qū)⒈景l(fā)明適用于加工中心等、線放電加工機(jī)以外的機(jī)床。
[0081] 根據(jù)本發(fā)明，能夠使用根據(jù)接觸、非接觸而輸出接通切斷信號(hào)的測(cè)定探測(cè)器，高精 度地測(cè)定平面部的端部具有刃部的刀具的尺寸，并且能夠廉價(jià)地構(gòu)成具有測(cè)定功能的機(jī) 床。
[0082] 符號(hào)說(shuō)明
[0083] 10 :刀具
[0084] 14:切削刃
[0085] 14a:刃部
[0086] 31 :計(jì)測(cè)控制部
[0087] 31a :移動(dòng)控制部
[0088] 31b :運(yùn)算部
[0089] 34 :測(cè)定探測(cè)器
[0090] 42 :位置檢測(cè)器
[0091] 43 :伺服馬達(dá)
[0092] 100 :線放電加工機(jī)
[0093] P1 ?Ρ3、Ρα:計(jì)測(cè)點(diǎn)
[0094] PL :測(cè)定平面
【權(quán)利要求】
1. 一種刀具的測(cè)定方法，使用接觸式的測(cè)定探測(cè)器來(lái)測(cè)定在平面部的端部具有刃部的 刀具的尺寸的刀具的測(cè)定方法，其特征在于，包括： 測(cè)定步驟，使所述測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于所述平面部上的多個(gè)計(jì)測(cè)點(diǎn)來(lái)取得測(cè)定 值； 平面式導(dǎo)出步驟，基于由所述測(cè)定步驟得到的測(cè)定值，來(lái)求出包含所述平面部的測(cè)定 平面的平面式； 探測(cè)器移動(dòng)步驟，使所述測(cè)定探測(cè)器沿著測(cè)定平面從所述刃部的外側(cè)朝向所述刃部移 動(dòng)，直到所述測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于所述刃部，所述測(cè)定平面是由通過(guò)所述平面式導(dǎo)出 步驟求出的平面式表示的平面；以及 刃部位置導(dǎo)出步驟，基于通過(guò)所述探測(cè)器移動(dòng)步驟使所述測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于所 述刃部時(shí)的所述測(cè)定探測(cè)器的位置，來(lái)求出所述刃部的位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所記載的刀具的測(cè)定方法，其中， 在所述測(cè)定步驟中，對(duì)所述多個(gè)計(jì)測(cè)點(diǎn)處的觸頭的中心點(diǎn)的位置進(jìn)行測(cè)定， 在所述平面式導(dǎo)出步驟中，基于通過(guò)所述多個(gè)觸頭的中心點(diǎn)的假想平面，來(lái)求出與所 述假想平面平行的所述測(cè)定平面的平面式。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的刀具的測(cè)定方法，其中， 所述刀具是在槽部安裝有具有所述刃部的平面狀的板構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)刀具， 在所述刃部位置導(dǎo)出步驟中，基于使所述測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于所述刃部時(shí)的所述 測(cè)定探測(cè)器的位置，來(lái)求出所述刃部的外徑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任意一項(xiàng)所述的刀具的測(cè)定方法，其中， 在所述探測(cè)器移動(dòng)步驟中，使所述測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于所述刃部中不同的2點(diǎn)， 在所述刃部位置導(dǎo)出步驟中，基于所述測(cè)定探測(cè)器的該各個(gè)位置，來(lái)求出所述刃部的 位置。
5. -種具有測(cè)定功能的機(jī)床，其特征在于，具備： 接觸式的測(cè)定探測(cè)器； 移動(dòng)部，其使所述測(cè)定探測(cè)器相對(duì)于在平面部的端部具有刃部的刀具相對(duì)移動(dòng)； 檢測(cè)部，其檢測(cè)所述測(cè)定探測(cè)器的位置； 平面式運(yùn)算部，其基于所述測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于所述平面部上的多個(gè)點(diǎn)時(shí)的所述 檢測(cè)部的檢測(cè)值，來(lái)運(yùn)算包含所述平面部的測(cè)定平面的平面式； 移動(dòng)控制部，其控制所述移動(dòng)部，以使得所述測(cè)定探測(cè)器沿著測(cè)定平面從所述刃部的 外側(cè)朝向所述刃部移動(dòng)，直到所述測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于所述刃部，所述測(cè)定平面是由 通過(guò)所述平面式運(yùn)算部運(yùn)算出的平面式表示的平面；以及 位置運(yùn)算部，其基于使所述測(cè)定探測(cè)器的觸頭抵接于所述刃部時(shí)的所述檢測(cè)部的檢測(cè) 值，來(lái)運(yùn)算所述刃部的位置。
【文檔編號(hào)】G01B5/008GK104220837SQ201280072028
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月6日
【發(fā)明者】杉山廣祐, 木村正中, 村匡宏 申請(qǐng)人:株式會(huì)社牧野統(tǒng)床制作所