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JP4236483B2 - Machine tools with tool wear compensation - Google Patents
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JP4236483B2 - Machine tools with tool wear compensation - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具摩耗量を考慮して加工を行う加工方法、及び工具摩耗補正機能を備えた工作機械に関する。
【0002】
【従来の技術】
NC工作機械では、主軸に装着された工具とテーブルに載置されたワークとを所望の加工プログラムに従って相対移動させることによってワークを加工するので、加工によって得られるワークの形状は工具の移動軌跡によって定められることになる。一般に、加工プログラムは、加工により工具が摩耗せず、工具長が一定であることを前提として作成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実際には、工具は加工に伴って摩耗し、工具長がだんだん短くなっていくため、例えば図5に示されているように、所望されるワークの加工形状41が右肩上がりの傾斜面の場合、実際の加工形状43は所望される加工形状41から上方にだんだん浮き上がり、ずれを生じていく。よって、所望される加工形状41を得ることはできない。
【0004】
さらに、工具が摩耗すると、特開昭54−35485号公報や特開2001−150299号公報などに記載されている方法により、工具寿命を検知し、工具交換を行う。このために、加工を途中で中断し、摩耗した工具を標準的な長さの新しい工具に交換した後に加工を再開する。ところが、この場合、交換後の工具は摩耗していないため、加工プログラムに従った指令位置に工具を戻すと、実際の工具刃先位置は工具交換前後で交換前の工具の摩耗量分だけ下方へずれることになる。また、同一の工具を用いて、第1の領域の加工を中断して第1の領域と異なる第2の領域の加工を経てから再度第1の領域の加工を再開する場合も、第1の領域に関する加工の中断前後で工具の摩耗量が変化しているため、同様に、加工を中断した時の指令位置に工具を戻すと、実際の工具刃先位置は加工の中断前後で変化することになる。この結果、工具交換のため又は異なる領域の加工のための加工中断の前後で、加工形状に段差45(図5参照)を生じることになり、不都合が生じる。なお、図5は、工具交換を3回行ったため、加工形状に段差45が3つ表われている。
【0005】
よって、本発明の目的は、工具の摩耗に起因して発生する上記従来技術に存する問題を解消して、所望される加工形状に対するずれの少ない加工形状を得ることができる加工方法、及び工具摩耗補正機能を備えた工作機械を提供することである。また、本発明の他の目的は、工具交換により発生する段差のない滑らかな加工形状を得ることができる加工方法、及び工具摩耗補正機能を備えた工作機械を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上記目的に鑑み、加工終了時の工具摩耗量を検出し、検出した工具摩耗量に基づき加工終了時の工具刃先位置と次加工開始時の工具刃先位置とを一致させ加工を続行するようにしたものである。
【0010】
すなわち、工具とワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、予め設定されたNC加工プログラムに基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令に従って前記工具とワークとを相対移動させるよう指令する位置指令生成手段と、前記ワークの加工を中断したときの工具の摩耗量を検出する工具摩耗量検出手段と、前記ワークの加工中に、予め記憶した単位切削長さ当りの摩耗量を用いて工具の摩耗量を逐次推定する工具摩耗量推定手段と、前記工具摩耗量推定手段で推定した工具の摩耗量を補償するように前記工具の刃先位置を逐次補正する刃先位置補正手段と、前記検出した工具の摩耗量と前記推定した工具の摩耗量との差分を累積する摩耗量累積演算手段と、前記累積した工具の摩耗量に基づいて前記ワークの加工を中断したときの工具の刃先位置と前記ワークの加工を再開するときの工具の刃先位置とを一致させる刃先位置制御手段と、前記工具摩耗量検出手段で検出した工具の摩耗量と前記工具摩耗量推定手段で推定した工具の摩耗量とを比較し、両者が一致するように推定に用いる予め記憶された単位切削長さ当りの摩耗量を逐次補正する摩耗係数補正手段とを具備する工具摩耗補正機能を備えた工作機械が提供される。
【0011】
本発明では、加工により摩耗した工具の摩耗量を検出し、その摩耗量に基づいて加工中断前後の工具の刃先位置を一致させるので段差のない加工が行える。また加工中にリアルタイムに推定した工具の摩耗量を補償するように工具の刃先位置を逐次補正するステップを併用すると、所望加工形状と実加工形状とのずれも軽減又は解消できる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【0013】
なお、以下の説明において、「所望加工形状」とは所望される加工形状を意味し、「実加工形状」とは実際に加工により得られた加工形状を意味し、「基準加工プログラム」とは、加工の際に工具Tが摩耗せず一定の長さを保つことを前提として、所望加工形状が得られるように作成された加工プログラムを意味し、「修正加工プログラム」とは、工具Tの摩耗に起因する所望加工形状と実加工形状との間のずれを予め考慮して、所望加工形状が得られるように基準加工プログラムを修正したものを意味する。
【0014】
まず、図1を参照して、本発明による工具摩耗補正機能を備えたNC工作機械11の要部構成を説明する。NC工作機械11の機械本体部は、主軸頭13に回転可能に支持された主軸15と、ワークWを載置、固定するテーブル17とを備え、NC装置19からの軸移動指令に基づいて、X軸送りモータ21、Y軸送りモータ(不図示)、Z軸送りモータ23により、主軸13とテーブル17とを互いに対してX軸、Y軸及びZ軸の直交3軸方向に相対移動できるように構成されている。
【0015】
図1のNC工作機械11では、X軸送りモータ21によってテーブル17をX軸方向に移動させ、Y軸送りモータ及びZ軸送りモータ23によって主軸15をY軸方向及びZ軸方向に移動させることにより、主軸15とテーブル17とを直交3軸方向に相対移動させているが、X軸送りモータ21、Y軸送りモータ、Z軸送りモータ23によって主軸15を直交3軸方向に移動させるようにするなど、他の構成をとることも可能である。ここで、X軸及びY軸は主軸15の回転軸線と垂直な平面内の直交する2つの軸方向を指し、Z軸は主軸15の回転軸線と平行な軸方向を指す。
【0016】
さらに、主軸13の先端には工具Tが装着されており、工具Tを回転させながらワークWに切り込み、主軸15とテーブル17とを相対移動させることにより工具TとワークWとをX軸、Y軸、Z軸方向に相対移動させて、ワークWを所望される形状に加工する。
【0017】
NC装置19は、加工プログラムや工具先端位置測定プログラムなどの各種プログラムを格納するプログラム格納手段19aと、このプログラム格納手段19aに格納されているプログラムを解釈する読取解釈手段19bと、解釈されたプログラムに従って主軸15及びテーブル17に対する位置指令を生成する位置指令生成手段19cと、この位置指令に従ってX軸送りモータ21、Y軸送りモータ、Z軸送りモータ23を駆動するサーボモータドライバなどの軸移動制御手段19dとを含んでいる。
【0018】
また、NC工作機械11の機械本体部には、任意の瞬間のX軸、Y軸、Z軸の各送り軸の座標値を読み取る位置読取手段25が設けられており、位置読取手段25によって読み取られたテーブル17に対する主軸15の相対位置は逐次軸移動制御手段19dへフィードバックされる。位置読取手段25として、主軸15又はテーブル17の各送り軸に取り付けられたデジタルスケールや、X軸送りモータ21、Y軸送りモータ、Z軸送りモータ23にそれぞれ取り付けられたエンコーダなど適宜の装置を使用することが可能である。
【0019】
さらに、NC工作機械11は工具刃先位置演算手段27を備え、主軸15に対する工具Tの刃先位置、好ましくは主軸15の前端面と工具Tの刃先位置との距離、すなわち工具長を測定できるようになっている。
【0020】
例えば、工具刃先位置演算手段27は、主軸15とテーブル17とを相対移動させて、テーブル17上の加工の妨げとならない位置に設けられた工具刃先検出装置29で主軸15に装着された工具Tの刃先を検出させることによって、このときに位置読取手段25によって検出されたテーブル17に対する主軸15の相対位置から、主軸15に対する工具Tの刃先位置を演算する。詳細には、工具刃先検出装置29の刃先検出位置はテーブル17に対して予め定められた位置となっていることから、主軸15及びテーブル17の位置が検出されれば、主軸15と工具刃先検出装置29の検出位置との距離が判明することを利用して、主軸15に対する工具Tの刃先位置を演算する。なお、工具刃先検出装置29は、図1に示されているような接触式センサとしてもよく、レーザ式、静電容量式、渦電流式などの非接触式センサとしてもよい。
【0021】
なお、工具刃先位置演算手段27が主軸15に対する工具Tの刃先位置を演算する方法は上記方法に限定されるものではなく、工具刃先位置演算手段27は他の適した方法により主軸15に対する工具Tの刃先位置を演算してもよいことはいうまでもない。
【0022】
さて、上記のようなNC工作機械11では、通常、加工の際に工具Tが摩耗せず一定の長さを保つことを前提として作成された基準加工プログラムに従って加工が行われる。したがって、工具Tの摩耗に伴って工具Tの刃先位置が所望加工形状から主軸15側に近づいていき、所望加工形状からずれた実加工形状が得られてしまう。また、このときに工具Tを交換すると、主軸15が同じ位置に配置されても工具Tの刃先位置はテーブル17側に近づくので、実加工形状に段差が生じてしまう。
【0023】
そこで、本発明のNC工作機械11は、工具Tの長さ又は刃先位置が摩耗により変化することを考慮しながら加工を行うために、工具摩耗量検出手段31と、摩耗係数補正手段32と、工具摩耗量推定手段33と、刃先位置補正手段34と、摩耗量累積演算手段35と、刃先位置制御手段37とをさらに備える。
【0024】
工具摩耗量検出手段31は、ある領域を加工したときの加工前と加工後における工具Tの刃先位置の差から工具Tの摩耗量を演算、検出する、又は当該工具Tによる前回の加工後の刃先位置を今回の加工前における工具Tの刃先位置とし、今回の加工後における工具Tの刃先位置との差から工具Tの摩耗量を演算、検出する。
【0025】
一方、工具摩耗量推定手段33は、加工中に、切削条件、加工負荷、切削長CLなどから工具Tの摩耗量を推定する。例えば、工具摩耗量推定手段33は、単位切削長当たりの摩耗量を表す摩耗係数Mkを予め記憶しており、加工に使用している工具Tの切削長CLと摩耗係数Mkとを積算した値に基づいて、加工中、工具Tの摩耗量を逐次求めていく。また、工具摩耗量推定手段33は、逐次求めた摩耗量を加算して加工中の工具Tの総摩耗量を推定することもできる。ここで、切削長CLとはワークWを切削加工した長さを意味するものとする。
【0026】
工具摩耗量推定手段33で推定した工具Tの摩耗量に基づき刃先位置補正手段34は逐次その摩耗量を補正する信号を位置指令生成手段19c又は軸移動制御手段19dに送って摩耗誤差のない加工を行う。
【0027】
また、推定に用いる摩耗係数Mkをより正しく設定するために、工具摩耗検出手段31で検出した工具Tの摩耗量と、工具摩耗量推定手段33で推定した工具Tの摩耗量とを比較し、両者が一致するように摩耗係数Mkを逐次補正する摩耗係数補正手段32が設けられている。
【0028】
摩耗量累積演算手段35は、工具摩耗量検出手段31によって求められた工具Tの摩耗量を工具交換などによる加工の中断毎に加算していき、基準加工プログラムによって定められた所望加工形状に対する実加工形状の加工中断時点におけるずれ量、すなわち誤差を求める。
【0029】
そして、刃先位置制御手段37は、摩耗量検出手段31によって求められた工具Tの摩耗量分だけ主軸15とテーブル17との相対位置を変化させる。この相対位置の変化は、刃先位置制御手段37からの信号を位置指令生成手段19c又は軸移動制御手段19dに送出することによって行われる。こうして加工中断時前後における工具Tの刃先位置を一致させて、工具Tの摩耗が実加工形状に与える影響を除去又は軽減させる。
【0030】
例えば、工具Tの交換などにより工具長又は摩耗量が不連続に変化するときには、基準加工プログラムに従って位置指令生成手段19cが生成した位置指令を補正し、工具摩耗量算出手段31によって求められた各工具Tの摩耗量の累積値、すなわち摩耗量累積演算手段35によって求められた所望加工形状と実加工形状との誤差分だけ、工具Tの交換後の主軸15とテーブル17とを離れる方向にシフトさせるようにする。これにより、工具Tの交換前後におけるワークWに対する工具Tの刃先位置は一致することとなり、摩耗量分に起因して実加工形状に発生する段差が解消される。
【0031】
また、摩耗により工具長が連続的に変化するときには、基準加工プログラムに従って位置指令生成手段19cが生成した位置指令を補正し、工具摩耗量推定手段33によって求められた使用工具Tの摩耗量分だけ、主軸15とテーブル17とを近づける方向に逐次シフトさせるようにする。これにより、工具Tの摩耗に起因する工具長の変化が相殺、補償され、ワークWに対する工具Tの刃先位置は所望加工形状に沿って移動するようになり、工具Tの摩耗により実加工形状の所望加工形状からのずれが解消又は軽減される。
【0032】
ここで、位置指令の補正は、工具のオフセット補正、ワークの座標系の補正、NC工作機械11の機械原点位置補正のうち、いずれか1つの方法で行うことができる。
【0033】
次に、図2〜図5を参照して、図1のNC工作機械11の動作を説明する。
【0034】
加工を行うに先立って、操作者が加工プログラムを設定し、これをプログラム格納部19aに格納しておく。ここでは、プログラム格納部19aに、加工プログラムとして、工具Tが摩耗しないことを前提として作成された基準加工プログラムが格納されているものとするが、あらかじめ工具Tの摩耗量を考慮して作成された修正加工プログラムを格納してもよい。
【0035】
次に、NC工作機械11は、工具刃先位置演算手段27によって、加工を開始したときに主軸15に装着されている工具Tについて、主軸15に対する工具Tの刃先位置を演算する(ステップS1)。以下では、説明の簡略化のために、ステップS1において、主軸15の前端面に対する工具Tの刃先位置、すなわち工具長Haが演算されるものとする。また、説明の簡略化のために、以下のステップでは、工具Tの交換後も同一の標準長さを有する工具Tが使用されるものとする。なお、以下の手順は同一長さの工具Tに限定されるものではなく、様々な長さの工具Tに対して適用することができることはいうまでもない。
【0036】
工具長Haの演算が終了すると、プログラム格納部19aに格納されている基準加工プログラムを読取解釈手段19bが解釈し、それに従って位置指令生成手段19cが主軸15及びテーブル17に対する位置指令を生成し、軸移動制御手段19dが、この位置指令に従ってX軸送りモータ21、Y軸送りモータ、Z軸送りモータ23を駆動することにより、加工が行われる(ステップS2)。
【0037】
次に、予め定められたタイミングで、工具Tの交換のために加工が中断され、中断時のテーブル17に対する主軸15のX軸、Y軸、Z軸に関する相対位置が求められる(ステップS3)。主軸15とテーブル17との相対位置は、位置指令手段19cによって生成された主軸15及びテーブル17に対する位置指令から求めればよい。主軸15及びテーブル17のX軸、Y軸、Z軸に関する位置は、位置読取手段25によって検出される値を用いることも可能である。
【0038】
次に、工具Tの交換に先立って、加工により摩耗した工具Tの工具長Hbが工具刃先位置演算手段27によって演算される(ステップS4)。ステップS3に代えて、工具刃先位置演算手段27によって適時工具長を演算し、工具長が所定値よりも短くなったときに加工を中断してもよい。このときは、最後に演算された工具長を加工中断時の工具長Hbとすることができる。
【0039】
次に、工具摩耗量検出手段31は、加工開始時の工具長Haと加工中断時の工具長Hbとから工具Tの摩耗量Mtを算出する(ステップS5)。そして、工具摩耗量検出手段31は、算出した工具Tの摩耗量Mtを摩耗量累積演算手段35に送り、摩耗量累積演算手段35は、送られてきた工具Tの摩耗量Mtに基づいて累積誤差量Meを求め、これを加工中断時のテーブル17に対する主軸15のX軸、Y軸、Z軸に関する相対位置と共に記憶する(ステップS6)。これにより、加工を中断したときのテーブル17に対する主軸15のX軸、Y軸、Z軸に関する相対位置とその位置における実加工形状と所望加工形状とのずれ量とが記憶されたことになる。
【0040】
ステップS7の逐次摩耗補正については後述するので、ステップS7では、逐次摩耗補正を行っていないものとして、次のステップS9に進み、主軸15に装着されている摩耗した工具Tの交換を行う。
【0041】
工具Tの交換が行われ、新しい工具Tが主軸15に装着されると、ステップS1と同様にして、加工再開に先だって、工具刃先位置演算手段27によって加工再開時の工具長Haが演算される(ステップS10)。工具長Haが演算されると、新しい工具Tを用いた加工が再開される(ステップS11)。
【0042】
ところで、新しい工具Tは、中断前に使用していた工具Tよりも摩耗量Mt分だけ長くなっている。一方、実加工形状は、中断時において、所望加工形状から工具Tの摩耗量Mt分だけ、主軸15側にずれている。したがって、加工が再開されるにあたって、主軸15及びテーブル17を加工を中断したときと同じ相対位置に移動すると、主軸15に装着されている工具Tの刃先位置は、所望加工形状上に配置され、実加工形状から工具Tの摩耗量Mt分だけテーブル17側に近づくので、ワークWには摩耗量Mtに等しい段差が生じてしまう。
【0043】
そこで、本発明のNC工作機械11では、主軸15又はテーブル17若しくはその両方に対して位置指令生成手段19cが生成した位置指令を刃先位置制御手段37によって補正し、摩耗量累積演算手段35によって求められた累積誤差量Me、すなわち、この段階では、工具摩耗量検出手段31によって求められた工具Tの摩耗量Mtに等しい分だけ、テーブル17に対する主軸15の相対位置を互いから離れる方向にシフトさせた状態で、加工を継続する(ステップS12)。
【0044】
次に、ステップS3と同様に、予め定められたタイミングで又は演算した工具長が所定値よりも短くなったときに、摩耗した工具Tを新たな工具Tと交換するために加工を中断する(ステップS13)。そして、工具Tの交換に先立って、加工により摩耗した工具Tの工具長Hbが工具刃先位置演算手段27によって演算され(ステップS14)、工具摩耗量検出手段31がステップS5と同様にしてステップS12で使用した工具Tの摩耗量Mtを算出し(ステップS15)、摩耗量累積演算手段35がこの摩耗量Mtから累積誤差量Meを演算し、これを記憶する(ステップS16)。
【0045】
ステップS17の逐次摩耗補正については後述するので、ステップS17においては、逐次摩耗補正を行っていないとして、ステップS18に進むものとする。ステップS18において加工を継続する場合には、ステップS9からステップS17までの手順を同様にして繰り返す。なお、ステップS12で使用する工具もステップS2で使用する工具と同様に加工に伴って摩耗していくので、工具交換のために加工を中断したときには、所望加工形状と実加工形状とのずれは、ステップS2で使用の工具Tの摩耗量MtとステップS12で使用の工具Tの摩耗量Mtとの和、すなわち摩耗量累積演算手段35によって求められた累積誤差量Meに等しくなる。したがって、2回目以降の工具Tの交換においては、ステップS12において、刃先位置制御手段37は、テーブル17に対する主軸15の相対位置を累積誤差量Me分だけ互いから離れる方向にシフトさせるように、位置指令生成手段19cが基準加工プログラムに従って生成した位置指令を補正しながら、加工を継続すればよい。
【0046】
このように、使用した工具Tの摩耗量Mtを考慮して新しい工具Tを使用した加工を行うことで、工具Tの交換を行った位置、すなわち加工中断位置における実加工形状に段差が生じることが回避される。
【0047】
ところが、以上の手順で加工を行ったときには、実加工形状の段差は解消されるが、所望加工形状からずれを生じてしまう。そこで、本発明のNC工作機械11では、ステップS2及びステップS12の加工において、図4に示されているステップS21〜S29に従って、加工中の工具Tの摩耗も主軸15とテーブル17との相対位置を逐次補正することにより補償していくようにしている。以下でその手順を詳述する。
【0048】
最初に、工具摩耗量推定手段33は、予め設定されている摩耗係数Mkを任意の記憶手段又は加工プログラムなどから読み込み(ステップS21)、その後、切削長CLを監視する(ステップS22)。切削長CLは、位置読取手段25によって検出されたテーブル17に対する主軸15の相対移動距離に基づいて求めてもよく、軸移動制御手段19dによって生成された各軸移動指令から求めてもよい。
【0049】
工具摩耗量推定手段33は、切削長の増分CLと摩耗係数Mkとを積算することにより、摩耗量の増分を演算し、逐次摩耗補正量Ms、すなわち工具Tの摩耗の影響を相殺するために主軸15とテーブル17との相対位置に必要とされる補正量を求める(ステップS23)。そして、工具摩耗量推定手段33は、切削長の増分CLと逐次摩耗補正量Msとから、切削長及び逐次摩耗補正量Msの総計である総切削長SCL及び総逐次補正量SMsを演算し、刃先位置補正手段34に送る(ステップS24)。
【0050】
刃先位置補正手段34は、主軸15又はテーブル17若しくはその両方に対して位置指令生成手段19cが生成した位置指令を補正し(ステップS25)、総逐次補正量SMs分だけテーブル17に対する主軸15の相対位置を互いに近づける方向にシフトさせて加工を行わせる(ステップS26)。
【0051】
ステップS27において、加工が継続される場合にはステップS22〜ステップS26の手順が繰り返される。
【0052】
このような手順で、テーブル17に対する主軸15の相対位置を逐次補正していけば、加工の際に工具Tの摩耗が工具Tの刃先位置に与える影響を相殺し、実加工形状の所望加工形状からのずれ量が解消又は低減される。
【0053】
なお、ステップS22〜ステップS26においては、工具摩耗量推定手段33によって推定された工具Tの摩耗量を使用しているため、実加工形状と所望加工形状とのずれ量が完全に解消されないこともある。しかしながら、ステップS27において加工を継続しない場合に、ステップS3又はステップS13に戻れば、実加工形状と所望加工形状とのずれにより実加工形状に段差が生じることはなくなる。
【0054】
また、ステップS27の後、ステップS5又はステップS15で求められた工具Tの摩耗量Mtを摩耗係数補正手段32が工具摩耗量検出手段31から読み込み(ステップS28)、この摩耗量Mtを総切削長SCLによって除算することにより、実際の加工に基づいた摩耗係数Mkを求めてもよい(ステップS29)。これにより、実際の加工条件や加工負荷に即した摩耗係数Mkを求めることができ、実加工形状と所望加工形状とのずれをより少なくすることが可能である。
【0055】
工具の摩耗量を推定する別法として、工具回転速度、1刃当りの送り速度、切込量、工具材質、工具種類、ワーク材質等の切削条件及び/又は加工負荷から演算することもできる。
【0056】
図2及び図3に示されている実加工形状の段差を回避するための手順と共に、図3に示されている工具Tの摩耗の逐次補正を行う手順を併用する場合には、上記で説明した実加工形状の段差を回避するための手順を一部変更する必要があり、それがステップS8又はステップS19として示されている。
【0057】
工具Tの摩耗の逐次補正を行う場合、加工中断時における実加工形状と所望加工形状とのずれは使用した工具Tの摩耗量よりも総逐次補正量SMs分だけ小さくなる。そこで、ステップS8及びステップS19において、摩耗量累積演算手段35が実加工形状と所望加工形状とのずれ量を表す累積誤差量Meから総逐次補正量SMsを減算し、逐次補正分を加味するようにしている。
【0058】
以上、図1に示されているNC工作機械11を例にして本発明を説明したが、上記実施形態は、工具Tの摩耗を加工の中断・再開時に又は加工中逐次考慮し実加工形状に生じる段差や実加工形状と所望加工形状とのずれを解消又は低減させる方法の単なる例示に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【0059】
例えば、ステップS1〜ステップS19の手順では、工具Tの交換のために加工を中断するものとして説明したが、同一の工具TでワークWの異なる2つの領域を加工するために第1の領域での加工を中断し、第2の領域を加工した後に再度第1の領域を加工する場合に上記手順を適用することも可能である。この場合には、最初に第1の領域を加工した間の工具Tの摩耗量Mtと第2の領域を加工した間の工具Tの摩耗量Mtとの差の分だけ、主軸15とテーブル17との相対位置を近づける方向にシフトさせることにより、実加工形状に段差が生じることを回避することができる。
【0060】
また、上記ステップS5及びステップS15において、工具摩耗量算出手段31に代えて工具摩耗量推定手段33を使用し、工具摩耗量推定手段33によって推定された逐次摩耗量を累積して、同一工具による一連の加工の際に生じる工具の総摩耗量を求め、求めた総摩耗量を摩耗量累積演算手段35に送ることも可能である。この場合でも、工具Tの摩耗量を考慮しているため、摩耗量を考慮していない場合と比較して、工具交換などの前後で生じる実加工形状の段差を少なくとも減少させることができる。
【0061】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、加工中の工具摩耗量を推定又は算出し、工具の交換のためなどになされる加工の中断・再開時又は加工中に、工具摩耗に起因して生じる工具長の変化を主軸とテーブルとの相対位置を変化させることにより相殺させ、加工の中断・再開時に実加工形状に生じる段差や、所望加工形状と実加工形状とのずれを軽減又は解消させることができる。したがって、工具摩耗の影響を受けずに、所望加工形状に対するずれの少ない加工形状又は段差のない滑らかな加工形状を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるNC工作機械の要部構成を示しているブロック図である。
【図2】図1に示されているNC工作機械において行われる実加工形状に段差を生じさせない加工方法の手順を示しているフローチャートである。
【図3】図2の加工方法の手順の続きを示しているフローチャートである。
【図4】図1に示されているNC工作機械において行われる所望加工形状に対するずれのない実加工形状を得るための加工方法を示しているフローチャートである。
【図5】従来技術において工具交換時に実加工形状に生じる段差を示している図である。
【符号の説明】
11…NC工作機械
15…主軸
17…テーブル
19…NC装置
19c…位置指令生成手段
27…工具刃先位置演算手段
31…工具摩耗量検出手段
32…摩耗係数補正手段
33…工具摩耗量推定手段
34…刃先位置補正手段
35…摩耗量累積演算手段
37…刃先位置制御手段
T…工具
W…ワーク
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a machining method for machining in consideration of the amount of tool wear, and a machine tool having a tool wear correction function.
[0002]
[Prior art]
In an NC machine tool, a workpiece is machined by relatively moving a tool mounted on a spindle and a workpiece placed on a table according to a desired machining program. Therefore, the shape of the workpiece obtained by machining depends on the movement trajectory of the tool. Will be determined. Generally, the machining program is created on the assumption that the tool is not worn by machining and the tool length is constant.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in reality, the tool wears with machining, and the tool length is gradually shortened. For example, as shown in FIG. In the case of a surface, the actual machining shape 43 gradually rises upward from the desired machining shape 41, and shifts occur. Therefore, the desired processed shape 41 cannot be obtained.
[0004]
Further, when the tool is worn, the tool life is detected and the tool is changed by a method described in JP-A-54-35485, JP-A-2001-150299, or the like. For this purpose, the machining is interrupted and the worn tool is replaced with a new tool having a standard length, and then the machining is resumed. However, in this case, since the tool after replacement is not worn, when the tool is returned to the command position according to the machining program, the actual tool edge position is lowered by the amount of wear of the tool before replacement before and after tool replacement. It will shift. Also, when the machining of the first area is interrupted by using the same tool and the machining of the first area is resumed after the machining of the second area different from the first area, Since the amount of wear of the tool has changed before and after the machining interruption related to the area, similarly, if the tool is returned to the command position when machining was interrupted, the actual tool edge position will change before and after the machining interruption. Become. As a result, a step 45 (see FIG. 5) is generated in the machining shape before and after machining interruption for tool change or machining in a different area, resulting in inconvenience. In FIG. 5, since the tool change was performed three times, three steps 45 appear in the processed shape.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to solve the problems existing in the above-mentioned prior art caused by tool wear and to obtain a machining shape with little deviation from a desired machining shape, and tool wear. A machine tool having a correction function is provided. Another object of the present invention is to provide a machining method capable of obtaining a smooth machining shape without a step generated by tool replacement, and a machine tool having a tool wear correction function.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above object, the present invention detects the amount of tool wear at the end of machining, and continues the machining by matching the tool edge position at the end of machining with the tool edge position at the start of the next machining based on the detected tool wear amount. It is what you do.
[0010]
Ie In a machine tool for machining the workpiece by relatively moving the tool and the workpiece, a position command is generated based on a preset NC machining program, and the tool and the workpiece are relatively moved according to the generated position command. Position command generating means for instructing the tool, tool wear amount detecting means for detecting the amount of wear of the tool when machining of the workpiece is interrupted, and during machining of the workpiece Using the pre-stored wear amount per unit cutting length Tool wear amount estimating means for sequentially estimating the amount of tool wear, blade edge position correcting means for sequentially correcting the tool tip position so as to compensate for the tool wear amount estimated by the tool wear amount estimating means, and the detection Wear amount accumulation calculation means for accumulating the difference between the estimated tool wear amount and the estimated tool wear amount, and the cutting edge position of the tool when machining of the workpiece is interrupted based on the accumulated tool wear amount; Cutting edge position control means for matching the cutting edge position of the tool when resuming machining of the workpiece; The tool wear amount detected by the tool wear amount detecting means is compared with the tool wear amount estimated by the tool wear amount estimating means, and the unit cutting length stored in advance is used for the estimation so that they match. Wear coefficient correction means for successively correcting the amount of wear per contact; A machine tool having a tool wear correction function is provided.
[0011]
In the present invention, the amount of wear of a tool worn by machining is detected, and the cutting edge position of the tool before and after the machining interruption is matched based on the amount of wear, so that machining without a step can be performed. In addition, when the step of sequentially correcting the tool tip position so as to compensate for the amount of wear of the tool estimated in real time during machining is used in combination, the deviation between the desired machining shape and the actual machining shape can be reduced or eliminated.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0013]
In the following description, “desired machining shape” means a desired machining shape, “actual machining shape” means a machining shape actually obtained by machining, and “reference machining program” means , A machining program created so as to obtain a desired machining shape on the premise that the tool T is not worn during machining, and the “correcting machining program” It means that the reference machining program is modified so that the desired machining shape can be obtained in consideration of the deviation between the desired machining shape and the actual machining shape due to wear.
[0014]
First, with reference to FIG. 1, the structure of the main part of an NC machine tool 11 having a tool wear correction function according to the present invention will be described. The machine body of the NC machine tool 11 includes a spindle 15 rotatably supported by the spindle head 13 and a table 17 on which the workpiece W is placed and fixed. Based on an axis movement command from the NC device 19, An X-axis feed motor 21, a Y-axis feed motor (not shown), and a Z-axis feed motor 23 can move the main shaft 13 and the table 17 relative to each other in the three orthogonal directions of the X, Y, and Z axes. It is configured.
[0015]
In the NC machine tool 11 of FIG. 1, the table 17 is moved in the X-axis direction by the X-axis feed motor 21, and the main shaft 15 is moved in the Y-axis direction and the Z-axis direction by the Y-axis feed motor and the Z-axis feed motor 23. Thus, the main shaft 15 and the table 17 are relatively moved in the three orthogonal directions, but the main shaft 15 is moved in the three orthogonal directions by the X-axis feed motor 21, the Y-axis feed motor, and the Z-axis feed motor 23. Other configurations are possible, such as Here, the X axis and the Y axis indicate two orthogonal axial directions in a plane perpendicular to the rotation axis of the main shaft 15, and the Z axis indicates an axial direction parallel to the rotation axis of the main shaft 15.
[0016]
Further, a tool T is attached to the tip of the main shaft 13, and the tool T and the work W are moved relative to each other by moving the main shaft 15 and the table 17 relative to each other by turning the tool T while rotating the tool T. The workpiece W is processed into a desired shape by relatively moving in the axial and Z-axis directions.
[0017]
The NC device 19 includes a program storage unit 19a for storing various programs such as a machining program and a tool tip position measurement program, a reading interpretation unit 19b for interpreting a program stored in the program storage unit 19a, and an interpreted program. Axis movement control such as a position command generating means 19c for generating a position command for the spindle 15 and the table 17 according to the above, and a servo motor driver for driving the X-axis feed motor 21, the Y-axis feed motor, and the Z-axis feed motor 23 according to this position command Means 19d.
[0018]
The machine body of the NC machine tool 11 is provided with position reading means 25 for reading the coordinate values of the feed axes of the X axis, Y axis, and Z axis at any moment. The relative position of the spindle 15 with respect to the table 17 is fed back to the sequential axis movement control means 19d. As the position reading means 25, an appropriate device such as a digital scale attached to each feed shaft of the main shaft 15 or the table 17, an encoder attached to each of the X-axis feed motor 21, the Y-axis feed motor, and the Z-axis feed motor 23 is used. It is possible to use.
[0019]
Further, the NC machine tool 11 is provided with a tool edge position calculating means 27 so that the edge position of the tool T with respect to the spindle 15, preferably the distance between the front end surface of the spindle 15 and the edge position of the tool T, that is, the tool length can be measured. It has become.
[0020]
For example, the tool cutting edge position calculating means 27 moves the spindle 15 and the table 17 relative to each other, and the tool T mounted on the spindle 15 by the tool cutting edge detection device 29 provided at a position that does not interfere with machining on the table 17. The edge position of the tool T with respect to the spindle 15 is calculated from the relative position of the spindle 15 with respect to the table 17 detected by the position reading means 25 at this time. More specifically, since the cutting edge detection position of the tool cutting edge detection device 29 is a predetermined position with respect to the table 17, if the positions of the spindle 15 and the table 17 are detected, the spindle 15 and the tool cutting edge are detected. Using the fact that the distance from the detection position of the device 29 is known, the cutting edge position of the tool T with respect to the spindle 15 is calculated. The tool edge detection device 29 may be a contact type sensor as shown in FIG. 1, or may be a non-contact type sensor such as a laser type, a capacitance type or an eddy current type.
[0021]
The method by which the tool cutting edge position calculating means 27 calculates the cutting edge position of the tool T with respect to the spindle 15 is not limited to the above method, and the tool cutting edge position calculating means 27 is not limited to the above method. Needless to say, the blade edge position may be calculated.
[0022]
Now, in the NC machine tool 11 as described above, machining is normally performed according to a reference machining program created on the assumption that the tool T is not worn during machining and maintains a certain length. Therefore, as the tool T wears, the cutting edge position of the tool T approaches the spindle 15 side from the desired machining shape, and an actual machining shape deviated from the desired machining shape is obtained. Further, if the tool T is replaced at this time, even if the spindle 15 is arranged at the same position, the cutting edge position of the tool T approaches the table 17 side, so that a step is generated in the actual machining shape.
[0023]
Therefore, the NC machine tool 11 of the present invention performs tool machining while taking into account that the length of the tool T or the position of the cutting edge changes due to wear, a tool wear amount detection means 31, a wear coefficient correction means 32, A tool wear amount estimating means 33, a blade edge position correcting means 34, a wear amount accumulation calculating means 35, and a blade edge position control means 37 are further provided.
[0024]
The tool wear amount detection means 31 calculates and detects the wear amount of the tool T from the difference between the cutting edge position of the tool T before and after machining when processing a certain region, or after the previous machining by the tool T. The cutting edge position is set as the cutting edge position of the tool T before the current machining, and the wear amount of the tool T is calculated and detected from the difference from the cutting edge position of the tool T after the current machining.
[0025]
On the other hand, the tool wear amount estimation means 33 estimates the wear amount of the tool T from the cutting conditions, the processing load, the cutting length CL, and the like during processing. For example, the tool wear amount estimating means 33 stores in advance a wear coefficient Mk representing the wear amount per unit cutting length, and is a value obtained by integrating the cutting length CL of the tool T used for machining and the wear coefficient Mk. Based on the above, the wear amount of the tool T is sequentially obtained during machining. Further, the tool wear amount estimating means 33 can also estimate the total wear amount of the tool T being processed by adding the successively obtained wear amounts. Here, the cutting length CL means the length of the workpiece W cut.
[0026]
Based on the wear amount of the tool T estimated by the tool wear amount estimating means 33, the cutting edge position correcting means 34 sequentially sends a signal for correcting the wear amount to the position command generating means 19c or the shaft movement control means 19d to perform machining without any wear error. I do.
[0027]
Further, in order to set the wear coefficient Mk used for estimation more correctly, the wear amount of the tool T detected by the tool wear detection means 31 and the wear amount of the tool T estimated by the tool wear amount estimation means 33 are compared, Wear coefficient correction means 32 is provided for sequentially correcting the wear coefficient Mk so that they coincide with each other.
[0028]
The wear amount cumulative calculation means 35 adds the wear amount of the tool T obtained by the tool wear amount detection means 31 every time the machining is interrupted by tool change or the like, and the actual wear shape for the desired machining shape determined by the reference machining program is added. The amount of deviation of the machining shape at the time of machining interruption, that is, the error is obtained.
[0029]
Then, the blade edge position control means 37 changes the relative position between the spindle 15 and the table 17 by the wear amount of the tool T obtained by the wear amount detection means 31. This change in the relative position is performed by sending a signal from the blade edge position control means 37 to the position command generation means 19c or the shaft movement control means 19d. In this way, the cutting edge position of the tool T before and after the machining interruption is made coincident, and the influence of the wear of the tool T on the actual machining shape is removed or reduced.
[0030]
For example, when the tool length or the amount of wear changes discontinuously due to replacement of the tool T or the like, the position command generated by the position command generating unit 19c is corrected according to the reference machining program, and each of the pieces obtained by the tool wear amount calculating unit 31 is corrected. The accumulated value of the wear amount of the tool T, that is, the error between the desired machining shape and the actual machining shape obtained by the wear amount accumulation calculating means 35 is shifted in a direction away from the spindle 15 and the table 17 after the replacement of the tool T. I will let you. Thereby, the cutting edge position of the tool T with respect to the workpiece W before and after the replacement of the tool T coincides, and the step generated in the actual machining shape due to the amount of wear is eliminated.
[0031]
Further, when the tool length continuously changes due to wear, the position command generated by the position command generation means 19c is corrected according to the reference machining program, and only the wear amount of the tool T used is obtained by the tool wear amount estimation means 33. Then, the main shaft 15 and the table 17 are sequentially shifted in the direction of approaching. As a result, the change in the tool length due to the wear of the tool T is offset and compensated, and the cutting edge position of the tool T with respect to the workpiece W moves along the desired machining shape. Deviation from the desired machining shape is eliminated or reduced.
[0032]
Here, the correction of the position command can be performed by any one of a tool offset correction, a workpiece coordinate system correction, and a machine origin position correction of the NC machine tool 11.
[0033]
Next, the operation of the NC machine tool 11 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
[0034]
Prior to machining, the operator sets a machining program and stores it in the program storage unit 19a. Here, it is assumed that a reference machining program created on the premise that the tool T does not wear is stored in the program storage unit 19a as a machining program. A modified machining program may be stored.
[0035]
Next, the NC machine tool 11 calculates the cutting edge position of the tool T with respect to the spindle 15 for the tool T mounted on the spindle 15 when machining is started by the tool cutting edge position calculation means 27 (step S1). Hereinafter, in order to simplify the description, it is assumed that the cutting edge position of the tool T with respect to the front end surface of the main shaft 15, that is, the tool length Ha is calculated in step S1. In addition, for simplification of description, it is assumed that the tool T having the same standard length is used in the following steps even after the tool T is replaced. In addition, the following procedures are not limited to the tool T of the same length, It cannot be overemphasized that it can apply with respect to the tool T of various length.
[0036]
When the calculation of the tool length Ha is completed, the reading and interpreting means 19b interprets the reference machining program stored in the program storage section 19a, and the position command generating means 19c generates position commands for the spindle 15 and the table 17 accordingly. The shaft movement control means 19d drives the X-axis feed motor 21, the Y-axis feed motor, and the Z-axis feed motor 23 in accordance with this position command to perform machining (step S2).
[0037]
Next, at a predetermined timing, the machining is interrupted for exchanging the tool T, and the relative positions of the spindle 15 with respect to the X axis, Y axis, and Z axis with respect to the table 17 at the time of interruption are obtained (step S3). The relative position between the spindle 15 and the table 17 may be obtained from the position command for the spindle 15 and the table 17 generated by the position command means 19c. As the positions of the main shaft 15 and the table 17 with respect to the X axis, the Y axis, and the Z axis, values detected by the position reading unit 25 can be used.
[0038]
Next, prior to the replacement of the tool T, the tool length Hb of the tool T worn by machining is calculated by the tool edge position calculating means 27 (step S4). Instead of step S3, the tool edge position calculating means 27 may calculate the tool length in a timely manner, and the processing may be interrupted when the tool length becomes shorter than a predetermined value. At this time, the last calculated tool length can be set as the tool length Hb at the time of machining interruption.
[0039]
Next, the tool wear amount detection means 31 calculates the wear amount Mt of the tool T from the tool length Ha at the start of machining and the tool length Hb at the time of machining interruption (step S5). Then, the tool wear amount detection means 31 sends the calculated wear amount Mt of the tool T to the wear amount accumulation calculation means 35, and the wear amount accumulation calculation means 35 accumulates based on the sent wear amount Mt of the tool T. The error amount Me is obtained and stored together with the relative positions of the spindle 15 with respect to the X axis, Y axis and Z axis with respect to the table 17 at the time of machining interruption (step S6). As a result, the relative positions of the spindle 15 with respect to the X axis, the Y axis, and the Z axis with respect to the table 17 when machining is interrupted, and the deviation amount between the actual machining shape and the desired machining shape at that position are stored.
[0040]
Since the sequential wear correction in step S7 will be described later, in step S7, it is assumed that the sequential wear correction is not performed, and the process proceeds to the next step S9, where the worn tool T mounted on the spindle 15 is replaced.
[0041]
When the tool T is exchanged and a new tool T is mounted on the spindle 15, the tool length Ha at the time of resuming the processing is calculated by the tool edge position calculating means 27 prior to resuming the processing in the same manner as in step S1. (Step S10). When the tool length Ha is calculated, machining using the new tool T is resumed (step S11).
[0042]
By the way, the new tool T is longer than the tool T used before the interruption by the wear amount Mt. On the other hand, the actual machining shape is shifted from the desired machining shape toward the main spindle 15 by the wear amount Mt of the tool T at the time of interruption. Therefore, when the machining is resumed, when the spindle 15 and the table 17 are moved to the same relative position as when the machining is interrupted, the cutting edge position of the tool T attached to the spindle 15 is arranged on the desired machining shape, Since the actual machining shape approaches the table 17 side by the wear amount Mt of the tool T, a step equal to the wear amount Mt occurs on the workpiece W.
[0043]
Therefore, in the NC machine tool 11 of the present invention, the position command generated by the position command generation means 19c for the spindle 15 and / or the table 17 is corrected by the blade edge position control means 37 and obtained by the wear amount accumulation calculation means 35. The relative position of the spindle 15 with respect to the table 17 is shifted away from each other by an amount equal to the accumulated error amount Me obtained, that is, at this stage, equal to the wear amount Mt of the tool T obtained by the tool wear amount detection means 31. In this state, the processing is continued (step S12).
[0044]
Next, similarly to step S3, when the calculated tool length becomes shorter than a predetermined value at a predetermined timing, the processing is interrupted in order to replace the worn tool T with a new tool T ( Step S13). Prior to the replacement of the tool T, the tool length Hb of the tool T worn by machining is calculated by the tool edge position calculating means 27 (step S14), and the tool wear amount detecting means 31 is the same as in step S5. The wear amount Mt of the tool T used in (1) is calculated (step S15), and the wear amount cumulative calculation means 35 calculates a cumulative error amount Me from the wear amount Mt and stores this (step S16).
[0045]
Since the sequential wear correction in step S17 will be described later, it is assumed in step S17 that the sequential wear correction is not performed and the process proceeds to step S18. When processing is continued in step S18, the procedure from step S9 to step S17 is repeated in the same manner. Note that the tool used in step S12 wears along with the machining in the same manner as the tool used in step S2. Therefore, when the machining is interrupted for tool replacement, the deviation between the desired machining shape and the actual machining shape does not occur. The sum of the wear amount Mt of the tool T used in step S2 and the wear amount Mt of the tool T used in step S12, that is, the accumulated error amount Me obtained by the wear amount accumulation calculating means 35 is equal. Therefore, in replacement of the tool T for the second and subsequent times, in step S12, the cutting edge position control means 37 shifts the relative position of the spindle 15 with respect to the table 17 in a direction away from each other by the accumulated error amount Me. Machining may be continued while correcting the position command generated by the command generating means 19c according to the reference machining program.
[0046]
As described above, by performing machining using the new tool T in consideration of the wear amount Mt of the used tool T, a step is generated in the actual machining shape at the position where the tool T is replaced, that is, at the machining interruption position. Is avoided.
[0047]
However, when machining is performed according to the above procedure, the step of the actual machining shape is eliminated, but a deviation from the desired machining shape occurs. Therefore, in the NC machine tool 11 of the present invention, the wear of the tool T during machining is also relative to the spindle 15 and the table 17 in accordance with steps S21 to S29 shown in FIG. It is made to compensate by correcting sequentially. The procedure will be described in detail below.
[0048]
First, the tool wear amount estimation means 33 reads a preset wear coefficient Mk from an arbitrary storage means or a machining program (step S21), and then monitors the cutting length CL (step S22). The cutting length CL may be obtained based on the relative movement distance of the spindle 15 with respect to the table 17 detected by the position reading means 25, or may be obtained from each axis movement command generated by the axis movement control means 19d.
[0049]
The tool wear amount estimation means 33 calculates the wear amount increment by accumulating the cutting length increment CL and the wear coefficient Mk, and sequentially cancels out the influence of the wear correction amount Ms, that is, the wear of the tool T. A correction amount required for the relative position between the spindle 15 and the table 17 is obtained (step S23). Then, the tool wear amount estimation means 33 calculates the total cutting length SCL and the total sequential correction amount SMs, which are the sum of the cutting length and the sequential wear correction amount Ms, from the cutting length increment CL and the sequential wear correction amount Ms. This is sent to the blade edge position correcting means 34 (step S24).
[0050]
The blade edge position correcting means 34 corrects the position command generated by the position command generating means 19c with respect to the spindle 15 and / or the table 17 (step S25), and the relative position of the spindle 15 with respect to the table 17 by the total sequential correction amount SMs. Processing is performed by shifting the positions toward each other (step S26).
[0051]
In step S27, when the processing is continued, the procedure from step S22 to step S26 is repeated.
[0052]
By sequentially correcting the relative position of the spindle 15 with respect to the table 17 in such a procedure, the influence of the wear of the tool T on the cutting edge position of the tool T during machining is offset, and the desired machining shape of the actual machining shape is obtained. The amount of deviation from is eliminated or reduced.
[0053]
In steps S22 to S26, since the wear amount of the tool T estimated by the tool wear amount estimating means 33 is used, the deviation amount between the actual machining shape and the desired machining shape may not be completely eliminated. is there. However, if machining is not continued in step S27, if the process returns to step S3 or step S13, there will be no step in the actual machining shape due to the deviation between the actual machining shape and the desired machining shape.
[0054]
Further, after step S27, the wear coefficient correction means 32 reads the wear amount Mt of the tool T obtained in step S5 or step S15 from the tool wear amount detection means 31 (step S28), and this wear amount Mt is read as the total cutting length. The wear coefficient Mk based on actual machining may be obtained by dividing by SCL (step S29). As a result, the wear coefficient Mk in accordance with the actual machining conditions and machining load can be obtained, and the deviation between the actual machining shape and the desired machining shape can be reduced.
[0055]
As another method for estimating the wear amount of the tool, it can be calculated from the cutting conditions such as the tool rotation speed, the feed speed per tooth, the cutting amount, the tool material, the tool type, the workpiece material, and / or the processing load.
[0056]
When the procedure for avoiding the step of the actual machining shape shown in FIG. 2 and FIG. 3 is used together with the procedure for sequentially correcting the wear of the tool T shown in FIG. It is necessary to partially change the procedure for avoiding the step of the actual machining shape, which is shown as step S8 or step S19.
[0057]
When sequential correction of wear of the tool T is performed, the deviation between the actual machining shape and the desired machining shape at the time of machining interruption is smaller than the wear amount of the used tool T by the total sequential correction amount SMs. Therefore, in step S8 and step S19, the wear amount cumulative calculation means 35 subtracts the total sequential correction amount SMs from the cumulative error amount Me representing the deviation amount between the actual machining shape and the desired machining shape, and takes the successive correction amount into account. I have to.
[0058]
As described above, the present invention has been described by taking the NC machine tool 11 shown in FIG. 1 as an example. However, in the above-described embodiment, the wear of the tool T is considered at the time of interruption / resumption of machining or sequentially during machining to obtain an actual machining shape. The present invention is not limited to the above embodiment, and is merely an example of a method for eliminating or reducing the difference between the generated step and the actual processed shape and the desired processed shape.
[0059]
For example, in the procedure of step S1 to step S19, it has been described that the machining is interrupted for the replacement of the tool T. However, in the first area in order to machine two different areas of the workpiece W with the same tool T, It is also possible to apply the above procedure when the first region is processed again after the processing is interrupted and the second region is processed. In this case, the spindle 15 and the table 17 are equal to the difference between the wear amount Mt of the tool T during the first processing of the first region and the wear amount Mt of the tool T during the processing of the second region. It is possible to avoid the occurrence of a step in the actual machining shape by shifting the relative position to the direction of approaching.
[0060]
Further, in step S5 and step S15, the tool wear amount estimating means 33 is used in place of the tool wear amount calculating means 31, and the sequential wear amounts estimated by the tool wear amount estimating means 33 are accumulated to obtain the same tool. It is also possible to obtain the total wear amount of the tool generated during a series of processing and send the obtained total wear amount to the wear amount accumulation calculating means 35. Even in this case, since the wear amount of the tool T is taken into consideration, the step difference of the actual machining shape that occurs before and after the tool change can be reduced at least as compared with the case where the wear amount is not taken into consideration.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the amount of tool wear during processing is estimated or calculated, and the tool length generated due to tool wear at the time of interruption / resumption of processing performed for tool replacement or during processing. The change can be canceled by changing the relative position between the spindle and the table, and the step generated in the actual machining shape when the machining is interrupted / resumed and the deviation between the desired machining shape and the actual machining shape can be reduced or eliminated. Therefore, it is possible to obtain a machining shape with little deviation from a desired machining shape or a smooth machining shape without a step without being affected by tool wear.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an NC machine tool according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure of a machining method that does not cause a step in the actual machining shape performed in the NC machine tool shown in FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing a continuation of the procedure of the processing method of FIG. 2;
4 is a flowchart showing a machining method for obtaining an actual machining shape without deviation from a desired machining shape performed in the NC machine tool shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a step generated in an actual machining shape at the time of tool change in the prior art.
[Explanation of symbols]
11 ... NC machine tools
15 ... Spindle
17 ... Table
19 ... NC device
19c ... Position command generating means
27: Tool edge position calculating means
31 ... Tool wear amount detecting means
32 ... Wear coefficient correction means
33 ... Tool wear amount estimation means
34 ... Cutting edge position correcting means
35 ... Cumulative wear amount calculation means
37 ... Cutting edge position control means
T ... Tool
W ... Work

Claims (1)

工具(T)とワーク(W)とを相対移動させて前記ワーク(W)を加工する工作機械(11)において、
予め設定されたNC加工プログラムに基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令に従って前記工具(T)とワーク(W)とを相対移動させるよう指令する位置指令生成手段(19c)と、
前記ワーク(W)の加工を中断したときの工具(T)の摩耗量を検出する工具摩耗量検出手段(31)と、
前記ワーク(W)の加工中に、予め記憶した単位切削長さ当りの摩耗量を用いて工具(T)の摩耗量を逐次推定する工具摩耗量推定手段(33)と、
前記工具摩耗量推定手段(33)で推定した工具(T)の摩耗量を補償するように前記工具(T)の刃先位置を逐次補正する刃先位置補正手段(34)と、
前記検出した工具(T)の摩耗量と前記推定した工具(T)の摩耗量との差分を累積する摩耗量累積演算手段(35)と、
前記累積した工具(T)の摩耗量に基づいて前記ワーク(W)の加工を中断したときの工具(T)の刃先位置と前記ワーク(W)の加工を再開するときの工具(T)の刃先位置とを一致させる刃先位置制御手段(37)と、
前記工具摩耗量検出手段(31)で検出した工具(T)の摩耗量と前記工具摩耗量推定手段(33)で推定した工具(T)の摩耗量とを比較し、両者が一致するように推定に用いる予め記憶された単位切削長さ当りの摩耗量を逐次補正する摩耗係数補正手段(32)と、
を具備することを特徴とした工具摩耗補正機能を備えた工作機械。
In the machine tool (11) for machining the workpiece (W) by relatively moving the tool (T) and the workpiece (W) ,
A position command generating means (19c) for generating a position command based on a preset NC machining program and commanding relative movement of the tool (T) and the workpiece (W) according to the generated position command;
Tool wear amount detecting means (31) for detecting the wear amount of the tool (T) when the machining of the workpiece (W) is interrupted;
Tool wear amount estimating means (33) for sequentially estimating the wear amount of the tool (T) using the wear amount per unit cutting length stored in advance during the machining of the workpiece (W) ;
Cutting edge position correcting means (34) for sequentially correcting the cutting edge position of the tool (T) so as to compensate the wear amount of the tool (T) estimated by the tool wear amount estimating means (33) ;
Wear amount accumulation calculating means (35) for accumulating a difference between the detected wear amount of the tool (T) and the estimated wear amount of the tool (T) ;
Tool when resuming the processing of the the position of the cutting edge of the tool (T) when the interrupting processing of said workpiece (W) based on the wear amount of the accumulated tool (T) the work (W) in (T) Cutting edge position control means (37) for matching the cutting edge position;
The wear amount of the tool (T) detected by the tool wear amount detection means (31) is compared with the wear amount of the tool (T) estimated by the tool wear amount estimation means (33) so that they match. Wear coefficient correction means (32) for sequentially correcting the amount of wear per unit cutting length stored in advance for estimation;
A machine tool equipped with a tool wear correction function.
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