JP3897884B2 - Method and apparatus for correcting thermal displacement of machine tool - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク加工時における工作機械の熱変位補正方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
工作機械によってワーク(被切削材)を加工する場合、工作機械側の駆動系の各構成部分における温度変化による伸縮や、切削熱による膨張などにより、刃先位置計測用センサの位置がずれたりして、ワークと工作機械の間に相対的な変位を生じ、ワークの加工精度が低下するという事態がしばしば生ずる。
【0003】
種々の部位におけるこのような温度変化による加工精度の低下を防止するために、種々の温度補償方法が提案されている。たとえば、
a)温度による変位を温度センサの検出温度に基づいて推定計算して補正値を得る方式、
b)熱変位量の時間的変化傾向をあらかじめ測定しておき、それを基にして実際測定値を補正する方式、
c)加工済みのワークの位置をタッチセンサにより直接測定し補正値を得る方式、さらには、
d)ツールセッタなどで直接、刃先位置を測定し補正値を得る方式、
などがそれである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の熱変位補正方式では、それぞれに利点なり意義なりをもっているものの、各補正方式にはそれぞれ誤差補正が不十分であったり、誤差補正のための機器の取扱いが煩雑であったり、熟練を要したり、さらには補正値にバラツキを生じたりして、必ずしも十分なものではなかった。
【0005】
したがって、本発明の目的は、熱変位による加工誤差をより低減し得る、取扱の簡単な、工作機械の熱変位補正方法および装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、ワークを取り付けたスピンドルと刃具を取り付けたタレットヘッドとの相対位置を測定する位置測定ステップと、前記タレットヘッドの温度を測定する温度測定ステップと、前記位置測定ステップおよび前記温度測定ステップとして加工開始前に行った測定による前記相対位置と前記温度との関係に基づいて、加工開始後の測定における前記相対位置を補正する補正量をその時の温度から算出する補正量演算ステップと、を備え、前記温度測定ステップにおいて、前記タレットヘッドの温度を間接的に測定するための、循環する切削液に熱的に接触するように配置された、温度模擬ブロックの、温度を測定することによって、前記タレットヘッドの温度を測定する温度測定が実行される、ものとして構成される。
【0007】
請求項2に係る発明は、前記補正量演算ステップにおける補正量の計算に際し、前記温度測定ステップで測定された温度に基づいて切削負荷の軽重を推定し、その軽重を表す係数を加味する、ものとして構成される。
【0008】
請求項3に係る発明は、ワークを取り付けたスピンドルと刃具を取り付けたタレットヘッドとの相対位置を測定する位置センサと、前記タレットヘッドの温度を測定する温度測定手段と、前記位置センサおよび前記温度測定手段による加工開始前に行った測定による前記相対位置と前記温度との関係に基づいて、加工開始後の測定における前記相対位置を補正する補正量をその時の温度から算出する補正量演算手段とを備え、前記温度測定手段が、前記タレットヘッドの温度を間接的に測定するための、循環する切削液に熱的に接触するように配置された、温度模擬ブロックと、この温度模擬ブロックの温度を測定することによって、前記タレットヘッドの温度を測定する温度センサと、からなっている、ものとして構成される。
【0009】
請求項4に係る発明は、前記補正量演算手段が、前記補正量の計算に際し前記温度センサによって測定された温度に基づいて切削負荷の軽重を推定し、その軽重を表す係数を加味する、ものとして構成される。
【0012】
【発明の実施の形態】
図2は本発明を適用する工作機械の全体的構成を示すものである。図示の工作機械は数値制御式工作機械すなわちNC工作機械であって、スピンドルヘッド2の主軸に取り付けられたワーク4をタレットヘッド6に取り付けられた刃具8により数値制御装置(NC)10の助けを借りてディジタル制御加工する機械である。スピンドルヘッド2はスピンドルモータ12によって回転駆動される。タレットヘッド6はタレットボックス14に取り付けられている。タレットボックス14は、ワーク4の加工内容に従いワーク4の軸心と刃具8の先端との間の間隔を調整するためにX軸サーボモータ16によりX軸ボールねじ17を介してX軸方向への変位動作が可能であり、またワーク4に対する刃具8の軸心方向位置を調整するためにZ軸サーボモータ18によりZ軸ボールねじ19を介してZ軸方向への変位動作が可能である。ワーク4を所定のプログラムに従って所定の形状およびサイズに加工するために、タレットボックス14およびスピンドルヘッド2は、NC10によってX軸サーボモータ16およびZ軸サーボモータ18並びにスピンドルモータ12を介してそれぞれ制御される。
【0013】
X軸サーボモータ16によるX軸方向位置がX軸方向位置検出用パルスコーダ20によって検出され、Z軸サーボモータ18によるZ軸方向位置がZ軸方向位置検出用パルスコーダ22によって検出される。スピンドルヘッド2およびタレットボックス14には、互いに対向する部位どうしの一方(図示の例ではスピンドルヘッド2)に位置センサ用反射体24が取り付けられ、他方(タレットボックス14)に非接触型位置センサ26が取り付けられている。
【0014】
刃具8とワーク4との間に生ずる切削熱を放出し、かつ、摩擦を減少させたりするため、ワーク4の切削加工部に対しノズル28から切削液56(図6参照)たとえば切削油が噴射される。ノズル28には、リキッドモータ32によって駆動されるリキッドポンプ34からリキッド配管36を介して加圧状態の切削液が供給され、ノズル28から切削加工部に対し切削液を噴射する。ノズル28から噴射された切削液は切削加工部で所与の作業(冷却、減摩、被覆、洗滌)をした後、後述のごとくリキッドタンク50(図4)に回収され、必要に応じ、除塵などの処理を施した後、再利用のためにリキッドポンプ34へ戻して循環使用される。
【0015】
タレットヘッド6は回転するためその温度を直接測定することは困難である。そこで、タレットヘッド6の温度を間接的に測定すべく、タレットヘッド6の熱容量に近い熱容量を有し、タレットヘッド6に近接配置された温度模擬ブロック30を用意し、配管36中を通る噴射前の切削液を熱的に接触させる。配管36中の切削液の温度は切削作業部直後の温度よりも低い。しかし、ノズル28から噴射された切削液は刃具8を冷却すると同時にタレットヘッド6およびツール(刃物台)をも冷却するので、経験的に作業前の切削液を用いた方がむしろタレットヘッド6の温度に近い温度が得られることが分かった。かくして、ブロック30によってタレットヘッド6の温度を模擬し、その温度を温度センサ38によって測定することにより、タレットヘッド6の温度を推定する。
【0016】
図3は、タレットボックス14およびタレットヘッド6の内部構造を、タレットヘッド6のX軸方向の動きに関して説明する説明図である。サーボモータ16が回転するとカップリング40を介してボールねじ17が回転する。ボールねじ17はその両端部でタックベアリング44および46によって支承されている。ボールねじ17が回転することによって、これにねじ合わされたナット48が軸方向へ移動する。したがって、ナット48とタレットボックス14が一体的運動をするように連結しておき、サーボモータ16によりボールねじ17を回転させることによって、タレットヘッド6をスピンドル54の軸心方向に移動させることができる。
【0017】
その場合、ボールねじ17とナット48が摺動することにより発熱し、ボールねじ17が伸長する。伸長方向はタックベアリング44,46の組み方により決まる。図示の場合は、矢印Pの方向である。このように、発熱によってボールねじ17が伸長すると、NC10からのNC指令値に対して実際の移動量はサーボモータ16側にシフトしてしまうことになる。
【0018】
図4を参照して工作機械の熱伝達系統と熱変位について説明する。ワーク4に対する切削加工によって発生した熱は切削液を介してリキッドタンク50に蓄積される。そのためリキッドタンク50が、スピンドルヘッド2およびタレットボックス14を載置する載置面であるC面を形成した脚52に対して熱源となり、リキッドタンク50との対向面であるA面から脚52へと熱が伝導する。この時、当然、A面の方がその反対面であるB面よりも温度は高くなる。この結果、脚52はA面側が押し上げられ、スピンドルヘッド2を載置するC面は破線で示すようにC′面へと変形する。この変形によりタレットボックス14とスピンドルヘッド2との間の距離Dが狭まる。この状態では刃具8はNC指令値よりもワーク4に接近してしまう。この影響はA面とB面の間の温度差が大きいほど大きく、刃具8とワーク4との間の間隔Dが狭くなる。
【0019】
このほかに、脚52に対する熱の要素としては、スピンドルモータ12の発熱や、スピンドル54の発熱、切削液の発熱などが存在し、これらがそれぞれ異なる部位・場所から脚52に対し複合的に加わり、脚52は複雑に変形する。したがって、計算によって脚52の各部の変位量を正確に捕捉するのはほとんど不可能である。
【0020】
次に図5を参照してタレットボックス14とタレットヘッド6の変位について説明する。タレットボックス14は温度上昇によりナット48を基点にして図示のQ方向すなわち軸方向へ伸長する。タレットヘッド6は外気温のほか、切削液たとえば切削油の温度や、刃具8からの伝導熱でタレット軸心Xを基点にしてQと平行なR方向へ伸長する。
【0021】
図6に示すように、ワーク4を刃具8で切削することにより発生する切削熱は3つの方向へ伝導する。すなわち、
1)刃具8を介してタレットヘッド6へと向かう伝導熱H1
2)ワーク4を介してスピンドル54へと向かう伝導熱H2
3)作業済の切削液を介して伝導する伝導熱H3
がそれである。
【0022】
タレットヘッド6の熱膨張による変位量を計算するためにはタレットヘッド6の温度を検知しなければならないが、タレットヘッド6は回転するために、それに直接、温度センサを取り付けることはできない。そこで、上記3方向へ伝導する熱のうち、第3の伝導熱H3に関わる切削液の温度を測定することにより代用する。
【0023】
図1は、本発明による熱変位補正装置70のブロック図である。この熱変位補正装置70は熱変位補正値を算出してNC10に与えるものであって、基準位置記憶手段701を有する位置補正演算手段702、基準温度記憶手段703を有する温度補正演算手段704、両補正演算手段702,704の演算結果に基づいて温度補正値および位置補正値を演算する補正値演算手段705、その温度補正値および位置補正値を記憶する補正値記憶手段706、およびそれらの補正値に基づいてマニュアル補正が行われたどうかを判別し、マニュアル補正が行われたものと判別されたときは基準位置記憶手段701および基準温度記憶手段703にフィードバックして更新するマニュアル補正判別手段707を備えている。位置補正演算手段702には、位置センサ26の位置検出情報がA−Dコンバータ62を介して導入され、温度補正演算手段704には、温度センサ38の温度検出情報がA−Dコンバータ64を介して導入される。
【0024】
さて、本発明を実施するために、検出端として次のa,bを準備する。
a)タレットヘッド6(の刃具8)とスピンドルヘッド2(のスピンドル54)との間の相対距離を測定する位置センサ26をタレットボックス14側に、またスピンドルヘッド2側に反射体24を取り付け(図2)、
b)タレットヘッド6の温度を推定するためにタレットヘッド6の温度を模擬するブロック30およびその温度を測定する温度センサ38を取り付ける。
【0025】
図2において、位置センサ26によりタレットボックス14とスピンドルヘッド2との間の距離を測定することにより、以下の変位を主とする変位量を総合して得ることができる。なお、測定位置はNC10からの指令により常に原点からの一定位置とする。
1)ボールねじ17の変位(図3参照)
2)脚52の変位 (図4参照)
3)スピンドル54の変位(主に脚52に熱が伝達することによる脚52の変位の影響)
4)タレットボックス14の変位(図5参照)
次に、温度センサ38によるブロック30の温度測定結果を用いて、タレットヘッド6の温度を推定し、それによりタレットヘッド6の変位を計算する方法について説明する。
【0026】
切削により発生する熱は図6の伝導熱H1の方向でタレットヘッド6側に伝導する。その場合、
a)軽負荷のために切削熱量が少ない場合は、(刃具8+ツール+タレットヘッド6)の放熱量が大きいため、タレットボックス14の温度に対して(刃具8+ツール+タレットヘッド6)の温度上昇は小さく、これらの変位は無視することができる。因みに、すでに述べた位置測定はタレットボックス14のスピンドル54側で行っているので、これらの変位は位置測定結果に含まれる。
b)重負荷のために切削熱量が多い場合は、(刃具8+ツール+タレットヘッド6)の温度上昇がタレットボックス14の温度に対して大きくなり、それらの変位は大きくなる。その場合、タレットヘッド6系の変位量は、
変位量=(タレットヘッド系の半径)×(膨張率)×(現在温度−基準温度)×(負荷係数)
として計算することができる。
【0027】
タレットヘッド6の温度測定については図6を参照して説明した通りである。式中の負荷係数は温度センサ38によって測定された温度に基づいて推定する。すなわち、切削負荷の軽重は、切削を開始してから所定時間後、たとえば30分後のタレットヘッド6の温度上昇、すなわちブロック30の温度上昇によって推定することができる。この温度上昇量にあらかじめ実験的に求めた係数を乗じて決定する。実験によれば、この係数として、1/2.93程度が適当なものであった。
【0028】
次に、図1の熱変位補正装置によって実施される本発明の手順について図7を参照して説明する。
まず、加工サイクルの先頭で、NCプログラム指令によってタレットを測定位置へ移動する(ステップ101)。次に、位置センサ26によりタレットボックス14とスピンドルヘッド2との間の距離を測定し、その測定データを図1に示すようにA−Dコンバータ62を介して熱変位補正装置70に取り込むとともに、タレットヘッド6の温度を推定すべくブロック30の温度を温度センサ38により測定し、その測定データもA−Dコンバータ64を介して熱変位補正装置70に取り込む(ステップ102)。この測定値の取り込みが終わったら、タレットを位置センサ測定位置からいったん待避させる(ステップ103)。ここで補正の組数のカウントのための変数iをゼロにクリアする(ステップ104)。いま補正の組数、すなわち補正対象のタレットヘッド6のオフセット補正組数を表す変数iの最大値を“32”とすると、次のステップとして、「i=32」であるか否かをチェックする(ステップ105)。ここで当初は、i=0であるから“NO”である。後述のマニュアル補正を行ったか否かを判別するために、NC10のi+1番目のオフセットがi+1番目の補正記憶値と同じか否かのチェックを行う(ステップ106)。“YES”なら、マニュアル補正が行われていないことになるので、i+1番目の基準位置からの変位量を演算する(ステップ107)とともに、i+1番目の基準温度からの偏差演算を行い(ステップ108)、その演算結果に基づいてNC10のi+1番目のオフセット補正を行い(ステップ109)、その補正値を記憶する(ステップ110)。これで最初の1点についての補正処理を終了する。ステップ106において“NO”の場合は、マニュアル補正が行われていることになるので、i+1番目の基準位置と基準温度の更新記憶を行って(ステップ111)から補正値記憶(ステップ110)を行う。この補正値記憶の後に、次の補正点についての補正処理を行うべく、i=i+1の処理をして(ステップ112)、ステップ105へ戻る。以下、ステップ106〜112を繰返し、ステップ112におけるi=i+1の処理の後、ステップ105においてi=32が確認されたら、それはすべての補正点についての補正処理が終了したことを意味するので、NC10による所定の切削加工作業を行い(ステップ113)、「終了」となる。
【0029】
以上述べた本発明の特徴を要約すれば、次の通りである。
1)位置センサ26と温度センサ38との組み合せにより位置補正データを得る。
a)位置センサ26でタレットボックス14とスピンドル54との間の距離を測定することにより、以下の基準位置との変位を総合して得ることができる。
*切削液温および外気温の変化による脚52の変位量、
*スライドナット48が摺動することによるボールねじ17の伸びによる変位量、
*スピンドル54の回転に伴う発熱による脚52への熱伝導によるスピンドルヘッド2の変位量、および
*各変位量の熱伝達遅延による計算誤差分。
b)温度模擬ブロック30および温度センサ38を介してタレットヘッド6の温度を高精度で推定することにより、タレットヘッド6とツールや刃具8の基準温度の時の位置に対する変位量(膨張量)を計算する。
c)上記aとbの値を合算することにより、ワーク4の補正変位量を把握する。
【0030】
2)オペレータがNC10による制御にマニュアル補正を加えたときの上記温度と位置をそれぞれマニュアルで補正したオフセット番号の基準温度および基準位置とする。
a)オペレータがマニュアル補正を行うときは、当然、加工した製品の寸法チェックを行い、加工誤差分をマニュアルで補正する。この補正をすることにより、加工誤差はゼロになったとみなすことができる。したがって、このときの上記温度と位置を計算の基準とする(基準温度、基準位置)。
b)連続加工をした場合、位置測定および温度測定を行う度にマニュアル補正判別手段707によりマニュアル補正が行われたかをチェックし、マニュアル補正が行われたと判断した場合は基準温度および基準位置を更新する。
c)連続加工した場合、製品すなわちワーク4は刃具8の摩耗により寸法変化を来す。したがって、通常、オペレータは定期的に寸法チェックをして、摩耗を含む加工誤差をマニュアルで補正する。このことは、定期的に上記基準温度と基準位置を直近のデータに校正してくれることになる。したがって、より正確な補正を実現することができる。
【0031】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、工作機械の熱変位によるワークの加工誤差をより低減し得る、取扱の比較的簡単な、工作機械の熱変位補正方法および装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による工作機械の熱変位補正装置の実施の形態を示すブロック図。
【図2】本発明を適用する工作機械の全体的構成並びに位置センサおよび温度センサの取付位置を示す配置図。
【図3】タレットボックスに含まれるボールねじの変位について説明する説明図。
【図4】タレットボックスおよびスピンドルヘッドを載置する脚の変位について説明する説明図。
【図5】タレットボックスおよびタレットヘッドの熱変位について説明する説明図。
【図6】切削熱の伝導方向およびタレットヘッドの温度測定について説明する説明図。
【図7】本発明による熱変位補正方法および装置を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
2 スピンドルヘッド
4 ワーク
6 タレットヘッド
8 刃具
10 数値制御装置(NC)
12 スピンドルモータ
14 タレットボックス
16 X軸サーボモータ
17 X軸ボールねじ
18 Z軸サーボモータ
19 Z軸ボールねじ
20 パルスコーダ
22 パルスコーダ
24 位置センサ用反射体
26 非接触型位置センサ
28 ノズル
30 温度模擬ブロック
32 リキッドモータ
34 リキッドポンプ
36 リキッド配管
38 温度センサ
40 カップリング
44 タックベアリング
46 タックベアリング
48 ナット
50 リキッドタンク
52 脚
54 スピンドル
56 切削油
62 A−Dコンバータ
64 A−Dコンバータ
70 熱変位補正装置
701 基準位置記憶手段
702 位置補正演算手段
703 基準温度記憶手段
704 温度補正演算手段
705 補正値演算手段
706 補正値記憶手段
707 マニュアル補正判別手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for correcting thermal displacement of a machine tool during workpiece machining.
[0002]
[Prior art]
When machining a workpiece (workpiece) with a machine tool, the position of the blade position measurement sensor may be displaced due to expansion / contraction due to temperature changes or expansion due to cutting heat in each component of the drive system on the machine tool side. In many cases, a relative displacement occurs between the workpiece and the machine tool, and the machining accuracy of the workpiece decreases.
[0003]
Various temperature compensation methods have been proposed in order to prevent a reduction in machining accuracy due to such temperature changes at various sites. For example,
a) A method of obtaining a correction value by estimating and calculating displacement due to temperature based on the temperature detected by the temperature sensor,
b) A method of measuring a temporal change tendency of the thermal displacement amount in advance and correcting an actual measurement value based on the measured tendency.
c) A method in which the position of a processed workpiece is directly measured by a touch sensor to obtain a correction value;
d) A method of measuring the cutting edge position directly with a tool setter or the like to obtain a correction value,
And so on.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Each of the conventional thermal displacement correction methods described above has advantages and significance, but each correction method has insufficient error correction, complicated handling of the equipment for error correction, and skill. And the correction value varies, and it is not always sufficient.
[0005]
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a machine tool thermal displacement correction method and apparatus that can be easily handled and that can further reduce machining errors due to thermal displacement.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0007]
The invention according to
[0008]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a position sensor for measuring a relative position between a spindle to which a workpiece is attached and a turret head to which a cutting tool is attached, temperature measuring means for measuring the temperature of the turret head, the position sensor, and the temperature. A correction amount calculating means for calculating a correction amount for correcting the relative position in the measurement after the start of processing from the temperature at that time, based on the relationship between the relative position and the temperature obtained by the measurement performed before the start of processing by the measuring means; A temperature simulation block arranged to be in thermal contact with the circulating cutting fluid for indirectly measuring the temperature of the turret head, and the temperature of the temperature simulation block And a temperature sensor that measures the temperature of the turret head.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, the correction amount calculation means estimates a light weight of a cutting load based on a temperature measured by the temperature sensor when calculating the correction amount, and adds a coefficient representing the light weight. Configured as
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 2 shows the overall configuration of a machine tool to which the present invention is applied. The machine tool shown in the figure is a numerically controlled machine tool, that is, an NC machine tool. The work 4 attached to the spindle of the
[0013]
The X-axis direction position detected by the
[0014]
In order to release cutting heat generated between the cutting tool 8 and the workpiece 4 and reduce friction, a cutting fluid 56 (see FIG. 6), for example, cutting oil, is injected from the
[0015]
Since the
[0016]
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the internal structure of the turret box 14 and the
[0017]
In that case, the ball screw 17 and the nut 48 slide to generate heat, and the ball screw 17 extends. The extending direction is determined by how the
[0018]
The heat transfer system and thermal displacement of the machine tool will be described with reference to FIG. The heat generated by the cutting process on the workpiece 4 is accumulated in the
[0019]
In addition to this, as heat factors for the
[0020]
Next, the displacement of the turret box 14 and the
[0021]
As shown in FIG. 6, the cutting heat generated by cutting the workpiece 4 with the cutting tool 8 is conducted in three directions. That is,
1) Conducted heat H1 toward the
2) Conducted heat H2 toward the spindle 54 via the workpiece 4
3) Heat conduction H3 conducted through the working cutting fluid
That is it.
[0022]
In order to calculate the amount of displacement due to thermal expansion of the
[0023]
FIG. 1 is a block diagram of a thermal displacement correction device 70 according to the present invention. This thermal displacement correction device 70 calculates a thermal displacement correction value and gives it to the
[0024]
In order to carry out the present invention, the following a and b are prepared as detection ends.
a) A
b) In order to estimate the temperature of the
[0025]
In FIG. 2, by measuring the distance between the turret box 14 and the
1) Displacement of ball screw 17 (see FIG. 3)
2) Displacement of leg 52 (see FIG. 4)
3) Displacement of the spindle 54 (effect of displacement of the
4) Displacement of turret box 14 (see FIG. 5)
Next, a method for estimating the temperature of the
[0026]
The heat generated by the cutting is conducted to the
a) When the amount of heat for cutting is small due to a light load, the heat dissipation amount of (the cutting tool 8 + tool + turret head 6) is large, so the temperature rise of the (cutting tool 8 + tool + turret head 6) relative to the temperature of the turret box 14 Are small and these displacements can be ignored. Incidentally, since the position measurement already described is performed on the spindle 54 side of the turret box 14, these displacements are included in the position measurement result.
b) When the amount of heat of cutting is large due to heavy load, the temperature rise of (the cutting tool 8 + tool + turret head 6) increases with respect to the temperature of the turret box 14, and their displacement increases. In that case, the displacement of the
Displacement = (Turret head radius) x (Expansion coefficient) x (Current temperature-Reference temperature) x (Load coefficient)
Can be calculated as
[0027]
The temperature measurement of the
[0028]
Next, the procedure of the present invention performed by the thermal displacement correction apparatus of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
First, at the beginning of the machining cycle, the turret is moved to the measurement position by an NC program command (step 101). Next, the distance between the turret box 14 and the
[0029]
The features of the present invention described above can be summarized as follows.
1) Position correction data is obtained by a combination of the
a) By measuring the distance between the turret box 14 and the spindle 54 with the
*
* The amount of displacement due to the extension of the ball screw 17 due to the sliding nut 48 sliding,
* Displacement amount of the
b) By estimating the temperature of the
c) The correction displacement amount of the workpiece 4 is grasped by adding the values a and b.
[0030]
2) The temperature and position when the operator manually corrects the control by the
a) When the operator performs manual correction, naturally, the dimension of the processed product is checked, and the processing error is manually corrected. By performing this correction, it can be considered that the machining error has become zero. Therefore, the above temperature and position at this time are used as a reference for calculation (reference temperature, reference position).
b) When continuous machining is performed, it is checked whether manual correction has been performed by the manual correction determination means 707 every time position measurement and temperature measurement are performed. If it is determined that manual correction has been performed, the reference temperature and the reference position are updated. To do.
c) In the case of continuous processing, the product, that is, the workpiece 4 undergoes a dimensional change due to wear of the blade 8. Therefore, the operator usually checks the dimensions periodically and manually corrects processing errors including wear. This periodically calibrates the reference temperature and reference position to the latest data. Therefore, more accurate correction can be realized.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a machine tool thermal displacement correction method and apparatus that are relatively easy to handle and that can further reduce a workpiece machining error due to thermal displacement of the machine tool.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a thermal displacement correcting device for a machine tool according to the present invention.
FIG. 2 is a layout view showing the overall configuration of a machine tool to which the present invention is applied and the mounting positions of position sensors and temperature sensors.
FIG. 3 is an explanatory view for explaining the displacement of a ball screw included in the turret box.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining displacement of a leg on which a turret box and a spindle head are placed.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining thermal displacement of a turret box and a turret head.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a cutting heat conduction direction and temperature measurement of the turret head.
FIG. 7 is a flowchart for explaining a thermal displacement correction method and apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Spindle head 4
12 Spindle motor 14
Claims (4)
前記タレットヘッドの温度を測定する温度測定ステップと、
前記位置測定ステップおよび前記温度測定ステップとして加工開始前に行った測定による前記相対位置と前記温度との関係に基づいて、加工開始後の測定における前記相対位置を補正する補正量をその時の温度から算出する補正量演算ステップと、
を備え、
前記温度測定ステップにおいて、前記タレットヘッドの温度を間接的に測定するための、循環する切削液に熱的に接触するように配置された、温度模擬ブロックの、温度を測定することによって、前記タレットヘッドの温度を測定する温度測定が実行される、
工作機械の熱変位補正方法。A position measuring step for measuring a relative position between the spindle with the workpiece and the turret head with the cutting tool;
A temperature measuring step for measuring the temperature of the turret head;
Based on the relationship between the relative position and the temperature by the measurement performed before the start of machining as the position measurement step and the temperature measurement step, a correction amount for correcting the relative position in the measurement after the machining start is determined from the temperature at that time. A correction amount calculating step to calculate,
With
In the temperature measuring step, by measuring the temperature of a temperature simulation block arranged to be in thermal contact with the circulating cutting fluid for indirectly measuring the temperature of the turret head, A temperature measurement is performed to measure the temperature of the head,
Machine tool thermal displacement correction method.
前記タレットヘッドの温度を測定する温度測定手段と、
前記位置センサおよび前記温度測定手段による加工開始前に行った測定による前記相対位置と前記温度との関係に基づいて、加工開始後の測定における前記相対位置を補正する補正量をその時の温度から算出する補正量演算手段とを備え、
前記温度測定手段が、
前記タレットヘッドの温度を間接的に測定するための、循環する切削液に熱的に接
触するように配置された、温度模擬ブロックと、
この温度模擬ブロックの温度を測定することによって、前記タレットヘッドの温度
を測定する温度センサと、
からなっている、
工作機械の熱変位補正装置。A position sensor that measures the relative position between the spindle with the workpiece and the turret head with the blade;
Temperature measuring means for measuring the temperature of the turret head;
Based on the relationship between the relative position and the temperature measured before the start of processing by the position sensor and the temperature measuring means, a correction amount for correcting the relative position in the measurement after the start of processing is calculated from the temperature at that time. Correction amount calculating means for
The temperature measuring means is
A temperature simulation block arranged to be in thermal contact with the circulating cutting fluid for indirectly measuring the temperature of the turret head ;
A temperature sensor for measuring the temperature of the turret head by measuring the temperature of the temperature simulation block;
Consists of
Thermal displacement compensation device for machine tools.
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