JP4879225B2 - Machine tool and displacement correction method in machine tool - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械および工作機械における変位補正方法に関し、特に工具の変位補正を行う工作機械および工作機械における変位補正方法に関する。 The present invention relates to a machine tool and a displacement correction method for a machine tool, and more particularly to a machine tool for correcting a displacement of a tool and a displacement correction method for a machine tool.
近年、工作機械によるワークの加工においてはμmオーダーの超高精度の加工を要求される場合が多くなっているが、周囲環境の温度変化により生じる工作機械の熱変位(熱変位を以下単に変位とする)はμmオーダーを超える場合が多く、この変位を抑えることなしに超高精度の加工を実現することは不可能となっている。 In recent years, machining of workpieces with machine tools is often required to perform machining with ultra-high accuracy on the order of μm. However, thermal displacement of a machine tool caused by temperature changes in the surrounding environment (hereinafter referred to simply as displacement). ) Often exceeds the μm order, and it is impossible to realize ultra-high precision machining without suppressing this displacement.
このため従来より、変位に影響を与える因子データとなる工作機械の適所の温度データおよび工具の変位量データを検出して該温度データと工具の変位量データとの相関関係を示す演算式を生成し工具の変位補正を行う試みがなされており、例えば、特許文献1にはこのような工作機械の変位補正方法が開示されている。
For this reason, conventionally, temperature data at appropriate positions on the machine tool and tool displacement data, which are factor data affecting the displacement, are detected, and an arithmetic expression indicating the correlation between the temperature data and the tool displacement data is generated. Attempts have been made to correct the displacement of the cutting tool. For example,
ところで、図10に示すように、ハウジング101内にベアリング102を介して回転自在に支持された回転軸103に工具104を取り付けてワークを切削加工する場合には、工作機械100の適所の温度データを因子データとして演算式を生成し工具104の変位補正を行うことが必要になるとともに、ハウジング101の内部で回転軸103とベアリング102との摩擦による摩擦熱や回転軸103の回転遠心力による変位が工具104の変位に大きな影響を与えるため、回転軸103に関する工具104の変位に影響を与える何らかの因子データを更に考慮する必要がある。
By the way, as shown in FIG. 10, when cutting a workpiece by attaching a
このような回転軸103に関する因子データとして例えば回転軸103そのものの温度データを得ることも考えられるが、例えば、接触式の温度検出器では回転する回転軸103の温度を検出することは困難であり、従来は回転軸103に関する因子データを何ら考慮せずに工具104の変位補正を行っていた。
For example, it is conceivable to obtain temperature data of the rotating
しかしながら、上述の如く近年はμmオーダーの超高精度の加工を要求される場合も多く、このように回転軸103に関し何ら因子データを考慮せずに工具104の変位補正を行ったのでは、近年の高い加工精度の要求を満足することができない。
However, as described above, in recent years, there are many cases where ultra-high precision machining on the order of μm is required. Thus, in recent years, when the displacement of the
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、精度よく工具の変位補正を行うことができる工作機械および工作機械における変位補正方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a machine tool capable of accurately correcting the displacement of a tool and a displacement correction method in the machine tool.
上記目的を達成するために、工作機械に係る請求項1の発明は、回転軸に取り付けられワークを加工する工具の変位量データと該工具の変位に影響を与える所定の因子データとの相関関係に基づいて前記工具の変位量を求めて該工具の変位補正を行う工作機械において、回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを検出する検出器と、所定の因子データに、検出器により検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めて相関関係を示す工具の変位補正を行うための演算式を得る変位量演算式生成手段と、変位量演算式生成手段により得られた演算式と検出器により検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データに基づいて工具の変位量を演算する変位量演算手段と、変位量演算手段により演算された工具の変位量に基づいて該工具の変位補正を行う変位補正手段と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
本発明によれば、工具の変位に影響を与える因子データに、回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めて工具の変位補正を行うための演算式を得ることとしたので、回転軸が回転する際に摩擦熱や回転遠心力により変位が生ずる場合にあっても、精度よく工具の変位補正を行うことができる。 According to the present invention, the factor data affecting the displacement of the tool, so it was decided to obtain the equations of the operations for performing the displacement correction of the tool, including the displacement of data of rotational speed data and the rotational axis of the rotary shaft Even when the displacement occurs due to frictional heat or rotational centrifugal force when the rotating shaft rotates, the displacement of the tool can be corrected with high accuracy.
工作機械に係る請求項2の発明は、回転軸に取り付けられワークを加工する工具の変位量データと該工具の変位に影響を与える所定の因子データとの相関関係に基づいて前記工具の変位量を求めて該工具の変位補正を行う工作機械において、工作機械の適所の温度データ、回転軸の回転数データ、回転軸の変位量データ、および工具の変位量データを検出する検出器と、所定の因子データに、工作機械の適所の温度データを含めるとともに、更に検出器により検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めて、工具の変位量データと前記所定の因子データとの相関関係を示す工具の変位補正を行うための演算式を多変量解析により得る変位量演算式生成手段と、変位量演算式生成手段により得られた演算式と検出器により検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データに基づいて工具の変位量を演算する変位量演算手段と、変位量演算手段により演算された工具の変位量に基づいて該工具の変位補正を行う変位補正手段と、を有することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention related to a machine tool, the amount of displacement of the tool is based on the correlation between the amount of displacement data of a tool attached to the rotary shaft and machining the workpiece and predetermined factor data that affects the displacement of the tool. A machine tool that corrects the displacement of the tool by obtaining temperature data at an appropriate position of the machine tool, rotational speed data of the rotary shaft, displacement data of the rotary shaft, and displacement data of the tool, and a predetermined the factor data, together with the inclusion of position of the temperature data of the machine tool, further including a displacement amount data of rotational speed data and rotation axis of the rotating shaft detected by the detector, a displacement amount data of the tool Displacement calculation expression generating means for obtaining a calculation expression for performing the displacement correction of the tool showing the correlation with the predetermined factor data by multivariate analysis, the calculation expression obtained by the displacement calculation expression generating means and the detector According A displacement calculating means for calculating a displacement amount of the tool based on the displacement amount data of rotational speed data and the rotational axis of the detected rotation axis, of the tool based on the displacement amount of the tool calculated by the displacement calculating means Displacement correction means for performing displacement correction.
本発明によれば、工具の変位に影響を与える因子データに、工作機械における適所の温度データを含めるとともに、更に回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めて工具の変位補正を行うための演算式を得ることとしたので、回転軸が回転する際に摩擦熱や回転遠心力により変位が生ずる場合にあっても、精度よく工具の変位補正を行うことができる。 According to the present invention, the factor data affecting the displacement of the tool, with inclusion of place of the temperature data in the machine tool, further including a displacement amount data of rotational speed data and the rotational axis of the rotating shaft tool displacement correction Therefore, even when displacement occurs due to frictional heat or rotational centrifugal force when the rotating shaft rotates, the displacement of the tool can be corrected with high accuracy.
工作機械における変位補正方法に係る請求項3の発明は、回転軸に取り付けられワークを加工する工具の変位量データと該工具の変位に影響を与える所定の因子データとの相関関係に基づいて前記工具の変位量を求めて該工具の変位補正を行う工作機械における変位補正方法において、回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを検出するステップと、工具の変位量データを検出するステップと、を含み、所定の因子データに、検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention relating to a displacement correction method in a machine tool, the displacement amount data of a tool that is attached to a rotary shaft and processes a workpiece, and predetermined factor data that affects the displacement of the tool are correlated with each other. In a displacement correction method for a machine tool that calculates a displacement amount of a tool and corrects the displacement of the tool, a step of detecting rotational speed data of the rotating shaft and a displacement amount data of the rotating shaft, and a step of detecting the displacement amount data of the tool When, wherein the a predetermined factor data, and wherein the inclusion of displacement data beauty rotation shaft Oyo rotational speed data of the detected rotational shaft.
本発明によれば、工具の変位に影響を与える因子データに、回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めて工具の変位補正を行うこととしたので、回転軸が回転する際に摩擦熱や回転遠心力により変位が生ずる場合にあっても、精度よく工具の変位補正を行うことができる。 According to the present invention, the factor data affecting the displacement of the tool, so it was decided to perform the displacement correction of the tool, including the displacement of data of rotational speed data and the rotational axis of the rotary shaft, the rotation shaft rotates Even when displacement occurs due to frictional heat or rotational centrifugal force, the displacement of the tool can be corrected with high accuracy.
工作機械における変位補正方法に係る請求項4の発明は、回転軸に取り付けられワークを加工する工具の変位量データと該工具の変位に影響を与える所定の因子データとの相関関係に基づいて前記工具の変位量を求めて該工具の変位補正を行う工作機械における変位補正方法において、工作機械の適所の温度データを検出するステップと、回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを検出するステップと、工具の変位量データを検出するステップと、所定の因子データに、工作機械の適所の温度データを含めるとともに、更に検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めて、工具の変位量データと所定の因子データとの相関関係を多変量解析により演算式として得るステップと、得られた演算式と検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データに基づいて工具の変位量を演算するステップと、演算された工具の変位量に基づいて該工具の変位補正を行うステップと、を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a displacement correction method for a machine tool, based on a correlation between displacement data of a tool attached to a rotary shaft and machining a workpiece and predetermined factor data affecting the displacement of the tool. in the displacement correction method for a machine tool seeking displacement of the tool performing the displacement correction of the tool, detecting the position of the temperature data of the machine tool, the displacement data of the rotational speed data and the rotational axis of the rotary shaft detecting, detecting a displacement amount data of the tool, a predetermined factor data, together with the inclusion of position of the temperature data of the machine tool, the rotary shaft that is further detected rotational speed data Oyo beauty rotating shaft including the amount of displacement data it was detected obtaining a correlation between the displacement amount data and a predetermined factor data of the tool as a calculation formula by multivariate analysis, the resulting arithmetic expression A step of computing a displacement of the tool based on the displacement amount data of rotational speed data and the rotational axis of the rotating shaft and performing a displacement correction of the tool based on the displacement amount of the computed tool, to have a Features.
本発明によれば、工具の変位に影響を与える因子データに、工作機械における適所の温度データを含めるとともに、更に回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めて工具の変位補正を行うための演算式を得ることとしたので、回転軸が回転する際に摩擦熱や回転遠心力により変位が生ずる場合にあっても、精度よく工具の変位補正を行うことができる。 According to the present invention, the factor data affecting the displacement of the tool, with inclusion of place of the temperature data in the machine tool, further including a displacement amount data of rotational speed data and the rotational axis of the rotating shaft tool displacement correction Therefore, even when displacement occurs due to frictional heat or rotational centrifugal force when the rotating shaft rotates, the displacement of the tool can be corrected with high accuracy.
本発明によれば、精度よく工具の変位補正を行うことができる。 According to the present invention, the displacement of the tool can be corrected with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の実施形態に係る工作機械の概略を示す構成図である。なお、以下においては、工作機械1の正面側から見て左右方向をX軸方向、前後方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向として説明するものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a machine tool according to an embodiment of the present invention. In the following description, the left-right direction as viewed from the front side of the
同図を参照して工作機械の概要を説明すると、工作機械1は、該工作機械1の基部をなすベッド2、ベッド2の後部上面から立設するコラム3、コラム3の上面に設けられX軸駆動機構20xを含むサドル4、サドル4の前面に設けられる加工ヘッド5、加工ヘッド5の内部に設けられZ軸駆動機構20zを含みつつ加工ヘッド5の下端から出没可能に構成されたクイル6、クイル6に装着されたスピンドルユニット7、およびベッド2の上面前部に設けられY軸駆動機構20yを含むワークテーブル8等の各構造体を有しており、各軸の駆動機構20の駆動量を所要に制御してスピンドルユニット7に取り付けた工具9とワークテーブル8に載置したワークWとの相対位置関係を適宜変更しつつワークWの切削加工を行う構成となっている。
An outline of the machine tool will be described with reference to FIG. 1. A
すなわち、図2にスピンドルユニット7の周辺構造を示すように、スピンドルユニット7は、ハウジング10内にベアリング11等を介して回転自在に支持された回転軸12を有しており、該回転軸12の下端に工具ホルダ13を介して工具9を取り付けて、スピンドルモータ14により回転軸12を所要に回転させつつワークWの切削加工を行う。
That is, as shown in FIG. 2 showing the peripheral structure of the spindle unit 7, the spindle unit 7 has a
この工作機械1には、同じく図2に示すように、工具9の変位補正を行うべく工具9の変位に影響を与える因子データ等を検出する検出器として、工作機械1の適所の温度データを検出する温度データ検出器15a乃至15dが備えられるとともに、所定の回転数データ検出器17および変位量データ検出器16a,16bが備えられている。なお、以下においては工具9のZ軸方向の変位補正を行う場合について説明するものとする。
As shown in FIG. 2, the
温度データ検出器15a乃至15dは、ベッド2に設けられるとともに、クイル6、ハウジング10、およびハウジング10とクイル6との間に備えられるスペーサ6a等の回転軸周辺部にも設けられており、これら温度データ検出器15a乃至15dには例えば接触式の熱電対が採用される。
The
回転数データ検出器17は、回転軸12の回転数データを検出する機能を有しており、より詳しくはスピンドルモータ14の回転数を検出するエンコーダが回転数データ検出器17としての機能を果たす。
変位量データ検出器16は、回転軸変位量データ検出器16aおよび工具変位量データ検出器16bを含んでいる。
The rotational
The displacement amount data detector 16 includes a rotary shaft displacement
すなわち、回転軸変位量データ検出器16aは、ハウジング10の内部下部側(回転軸12の下端近傍)に設けられており、この回転軸変位量データ検出器16aにより、回転軸12の側周面に設けられ下部側のベアリング11の近傍位置に配置された検出座12aを介して回転軸12のZ軸方向の変位量データを検出することができる。
In other words, the rotation axis displacement
工具変位量データ検出器16bは、ワークテーブル8上に支持部材8aを介して取り付けられており、工具変位量データ検出器16bにより工具9のZ軸方向の変位量データを検出することができる。この工具変位量データ検出器16bは、後述の如く工具9の変位量の演算式を生成する際にのみ取り付けられ、ワークWの切削加工を行う際には支持部材8aとともにワークテーブル8から取り外される。また、工具9の変位量データの検出は、工具9に代えて工具9を模擬したテストバーを工具ホルダ13に取り付けて行う。
The tool displacement
なお、変位量データ検出器16a,16bには例えば非接触式の渦電流式変位センサが採用される。変位量データ検出器16a,16bにより検出される変位量データは、より詳しくは所定の基準温度でかつ回転軸12の回転数が0のときの回転軸12および工具9のZ軸方向の位置(以下、このZ軸方向の位置を基準位置とする)に対する変位量を示す。
For example, non-contact type eddy current type displacement sensors are employed for the displacement
ここで、本実施形態においては、工具9の変位補正を行うに際し、工具9の変位に影響を与える因子データに工作機械1の適所の温度データを含めるとともに、更に回転軸12の回転数データおよび回転軸12の変位量データを含めることとしている。このように回転軸12の回転数データおよび回転軸12の変位量データを更に含めることとした理由は以下の通りである。
Here, in the present embodiment, when the displacement correction of the tool 9 is performed, the temperature data at an appropriate position of the
すなわち、図3に示すように、回転軸12が回転する際にはベアリング11との摩擦熱によって変位を生じ(図3(a))、更には回転遠心力によっても変位を生じる(図3(b))等、摩擦熱や回転遠心力により複合的に変位を生じるが、これらいずれの変位に対しても回転軸12の回転数が大きく影響するものと考えられる。
That is, as shown in FIG. 3, when the rotating
そこで、本発明者らは回転軸12の回転数データを工具9の変位に影響を与える因子データに含めて変位補正を行ったところ、図4に示すように、工作機械1の適所の温度データのみを因子データとする変位補正に対し変位量が大幅に減少することを確認するに至り、因子データに回転軸12の回転数データを含めることとした。
Therefore, the present inventors corrected the displacement by including the rotational speed data of the
更に、図4に示すように、工作機械1の起動時等において回転軸12の回転数を急激に変化させた場合には、上述した回転軸12の複合的な変位が更に複雑に変化して変位が安定するまでに所定の時間を要するところ、本発明者らは複雑に変化する回転軸12の変位量データそのものを因子データに含めることにより、変位が安定するまでに要する時間が短縮されることを確認するに至り、因子データに更に回転軸12の変位量データを含めることとした。なお、因子データに回転軸12の変位量データを含めることで、変位量のばらつきが小さくなり変位補正の精度も向上する。
Furthermore, as shown in FIG. 4, when the rotational speed of the
工作機械1には変位量演算式生成装置30およびNC制御装置40が併設されており、変位量演算式生成装置30は上述した因子データおよび工具9の変位量データに基づいて工具9の変位補正を行うための演算式を得る機能を有するとともに、NC制御装置40は変位量演算式生成装置30により得られた演算式に基づいてワークWの切削加工において工具9の変位補正を行う機能を有している。
The
変位量演算式生成装置30は、図5に示すように、第1入力手段31、第1処理手段32、および第1記憶手段33を有している。
第1入力手段31は、例えば、キーボード、マウス、或いはタッチパネル等で構成されており、この第1入力手段31より、第1処理手段32における所要の処理に必要な情報が入力される。
As shown in FIG. 5, the displacement calculation
The first input means 31 is constituted by, for example, a keyboard, a mouse, a touch panel or the like, and information necessary for required processing in the first processing means 32 is input from the first input means 31.
第1処理手段32は、第1入力手段31から入力された情報に基づいて所要の検出データを取得しつつ上述した演算式の生成を行うべく、変位量演算式生成部32aとして機能する。
The
すなわち、変位量演算式生成部32aには上述した各検出器により検出された因子データおよび工具9の変位量データが入力され、該入力された因子データおよび工具9の変位量データに基づいて多変量解析により工具9の変位補正を行うための演算式を生成する機能を有している。なお、多変量解析とは、ある変数(目的変数)とこの変数に影響する変数(説明変数)との相関関係式を求める解析手法であり、特に説明変数が2つ以上の場合をいう。本実施形態にあっては、目的変数を工具9の変位量、説明変数を因子データつまり工作機械1の適所の温度、回転軸12の回転数、および回転軸12の変位量としている。
That is, the factor data detected by each detector described above and the displacement data of the tool 9 are input to the displacement calculation
変位量演算式生成部32aにより生成される演算式は以下の数1の如く示され、検出された因子データおよび工具9の変位量データに基づいて多変量解析を行うことによって定数Iおよび補正係数C1乃至C6を求めることができる。なお、変位量演算式生成部32aにおいて各検出器から検出データを入力する際には、該検出データは所要にアナログ信号からデジタル信号に変換される。なお、第1処理手段32はCPUがその機能を果たしている。
The calculation formula generated by the displacement calculation
[数1]
Z=I+C1×T1+C2×T2+C3×T3+C4×T4+C5×N
+C6×d
ここで、
Z:工具9の変位量
T1:クイル6の温度
T2:スペーサ6aの温度
T3:ハウジング10の温度
T4:ベッド2の温度
N:回転軸12の回転数
d:回転軸12の変位量
I:定数
C1乃至C6:補正係数
[Equation 1]
Z = I + C1 * T1 + C2 * T2 + C3 * T3 + C4 * T4 + C5 * N
+ C6 × d
here,
Z: Displacement amount T of the tool 9 T1 temperature of the
第1記憶手段33は、メモリ、ハードディスク等で構成されており、多変量解析を行うためのプログラム等を記憶する。なお、各検出器により検出された因子データおよび工具9の変位量データを記憶手段33に一旦記憶させることとし、演算式を生成する際に記憶された因子データ等を変位量演算式生成部32aが読み出すこととしてもよい。
The 1st memory | storage means 33 is comprised by memory, a hard disk, etc., and memorize | stores the program etc. for performing multivariate analysis. The factor data detected by each detector and the displacement amount data of the tool 9 are temporarily stored in the storage means 33, and the factor data and the like stored when the arithmetic expression is generated are used as the displacement amount arithmetic
NC制御装置40は、図6に示すように、第2入力手段41、第2処理手段42、および第2記憶手段43を有している。
第2入力手段41は、例えば、キーボード、マウス、或いはタッチパネル等で構成されており、この第2入力手段41より、第2処理手段42における所要の処理に必要な情報が入力される。
As shown in FIG. 6, the
The
第2処理手段42は、第2入力手段41から入力された情報に基づいて各検出器により検出データを取得しつつ工具9の変位補正を行うべく、変位量演算部42aおよび変位補正部42bとして機能する。
The second processing means 42 serves as a displacement
すなわち、変位量演算部42aには、ワークWの切削加工中において上述した各検出器により検出された因子データが入力され、該入力された因子データと変位量演算式生成部32aにより生成された数1の如き演算式に基づいて工具9の変位量を演算する機能を有している。なお、変位量演算部42aにおいて検出データを入力する際には、該検出データは所要にアナログ信号からデジタル信号に変換される。
That is, factor data detected by each of the detectors described above during cutting of the workpiece W is input to the displacement
変位補正部42bは、変位量演算部42aにより演算された工具9の変位量に基づいて工具9のZ軸方向の位置を補正すべく所要の制御信号を出力してZ軸駆動機構20zの駆動量を制御する機能を有している。なお、第2処理手段42はCPUがその機能を果している。
The
第2記憶手段43は、メモリ、ハードディスク等で構成されており、変位量演算式生成装置30により生成された工具9の変位補正を行うための演算式を記憶する。
The
次に変位量演算式生成装置30による工具9の変位補正に必要な演算式の生成方法について図7のフローチャートに基づいて説明する。
すなわち、まずステップS10において、ワークテーブル8に支持部材8aを介して工具変位量データ検出器16bを取り付けかつ工具ホルダ13にテストバーを取り付けるとともに、オペレータが変位量演算式生成装置30の第1入力手段31から所要の情報を入力して因子データおよび工具9の変位量データの検出を開始する。この因子データおよび工具9の変位量データの検出は、例えば、回転軸12の回転数を0〜40000min−1の範囲でランダムに変化させながら行い、回転数が変化している過程および回転数を一定に保持した状態のいずれにおいても温度データ、回転数データ、および変位量データを検出する。
Next, a method of generating an arithmetic expression necessary for the displacement correction of the tool 9 by the displacement amount arithmetic
That is, first, in step S10, the tool displacement
次いで、ステップS20において、ステップS10で変位量演算式生成部32aが第1記憶手段33から多変量解析を行うためのプログラムを読み出しつつ検出した因子データ等に基づいて多変量解析を行い工具9の変位量データを目的変数とし因子データを説明変数として演算式を生成する。この演算式は例えば以下の数2の如く示される。なお、生成した変位量演算式はNC制御装置40の第2記憶手段43に記憶させておく。
Next, in step S20, the displacement calculation
[数2]
Z=−451.1+8.7752×T1+17.5846×T2
+5.5711×T3−10.8275×T4+0.03801×N
+0.7736×d
[Equation 2]
Z = −451.1 + 8.77752 × T1 + 17.5846 × T2
+ 5.5711 × T3-10.8275 × T4 + 0.03801 × N
+ 0.7736 × d
次にNC制御装置40による工具9の変位補正方法について図8のフローチャートに基づいて説明する。
すなわち、まずステップS30において、ワークテーブル8上の支持部材8a、工具変位量データ検出器16b、および工具ホルダ13のテストバーを取り外し、続いて、ワークテーブル8にワークWを載置しかつ工具ホルダ13に工具9を取り付ける。そして、オペレータが第2入力手段41から所要の情報を入力してワークWの切削加工を開始するとともに、この切削加工の開始に並行して各検出器により因子データの検出を開始する。
Next, a method for correcting the displacement of the tool 9 by the
That is, first, in step S30, the
次いで、ステップS40において、変位量演算部42aが上述のステップS20で第2記憶手段43に記憶された数2に示す演算式を読み出すとともに、該数2とステップS30で検出した因子データに基づいて工具9の変位量を演算する。
Next, in step S40, the displacement
続いて、ステップS50において、変位補正部42bがステップS40で演算した工具9の変位量に基づいて所要の制御信号を出力してZ軸駆動機構20zの駆動量を制御して工具9のZ軸位置を補正する。この工具9の変位補正は回転数を変化させた過程および回転数を一定に保持した状態のいずれにおいても温度データ、回転数データ、および変位量データを検出しつつ行う。
Subsequently, in step S50, the
このように本実施形態にあっては、工具9の変位に影響を与える因子データに、工作機械1における適所の温度データを含めるとともに、更に回転軸12の回転数データおよび回転軸12の変位量データを含めて工具9の変位補正を行うための演算式を生成することとしたので、回転軸12が回転する際に摩擦熱や回転遠心力により変位が生ずる場合にあっても、精度よく工具9の変位補正を行うことができるとともに、回転軸12の回転数変化時における変位が安定するまでに要する時間も短縮することができる。
As described above, in the present embodiment, the temperature data at an appropriate place in the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の応用実施または変形実施が可能であることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、因子データとして更に回転軸12の回転数データおよび変位量データのいずれも含めることとしているが、工作機械1の適所の温度データとともに、回転軸12の回転数データおよび変位量データのうちいずれか一方のみを含めることとしてよい。この場合においても従来の回転軸12に関する因子データを何ら含まない場合に対して精度よく工具9の変位補正を行うことができる。
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, various application implementation or deformation | transformation implementation is possible as needed. For example, in the above-described embodiment, both the rotational speed data and the displacement amount data of the
また、上述の実施形態では因子データとしての工作機械1の適所の温度データを、クイル6、スペーサ6a、ハウジング10、およびベッド2の各温度データとすることとしているが、図9および数3の如くコラム3の温度(数3のT7)や加工室内の温度(数3のT8)、更にはその他の箇所の温度を含めて演算式を生成して工具9の変位補正を行うこととしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the temperature data at an appropriate place of the
[数3]
Z=I+C1×T1+C2×T2+C3×T3+C4×T4+C5×N
+C6×d+C7×T7+C8×T8+…+CnTn
[Equation 3]
Z = I + C1 * T1 + C2 * T2 + C3 * T3 + C4 * T4 + C5 * N
+ C6 × d + C7 × T7 + C8 × T8 +... + CnTn
更に、因子データとしての回転軸12の回転数Nは演算式において1乗項のみとしているが数4の如く回転数Nの2乗項を更に含めることとしてもよい。
[数4]
Z=I+C1×T1+C2×T2+C3×T3+C4×T4+C5×N
+C6×d+C7×N2
Furthermore, although the rotational speed N of the
[Equation 4]
Z = I + C1 * T1 + C2 * T2 + C3 * T3 + C4 * T4 + C5 * N
+ C6 × d + C7 × N 2
また更に上述した本実施形態にあっては、工具9のZ軸方向の変位補正を行う場合について説明しているが、工具9のX軸方向やY軸方向についても、因子データに、工作機械1の適所の温度データを含めるとともに、更に回転軸12の回転数データおよび回転軸12の変位量データ(より詳しくはX軸方向またはY軸方向の変位量データ)のうち少なくともいずれか一方を含めて所要の演算式を生成しつつ変位補正を行うこととしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the displacement correction in the Z-axis direction of the tool 9 is performed has been described. However, the machine tool is also included in the factor data for the X-axis direction and the Y-axis direction of the tool 9. In addition to the temperature data of one appropriate place, at least one of the rotational speed data of the
更にまた、上述した実施形態にあっては、回転軸12の回転数データは回転数データ検出器17による検出データとしているが、NC制御装置30から所要に出力されるスピンドルモータ14の回転数指令値を用いることとしてもよい。
Furthermore, in the embodiment described above, the rotational speed data of the
本発明は、工作機械において工具の変位補正を行う場合に役立つ。 The present invention is useful when correcting displacement of a tool in a machine tool.
W:ワーク
1:工作機械
2:ベッド
3:コラム
4:サドル
5:加工ヘッド
6:クイル
7:スピンドルユニット
8:ワークテーブル
8a:支持部材
9:工具
10:ハウジング
11:ベアリング
12:回転軸
13:工具ホルダ
14:スピンドルモータ
15a:温度検出器(ベッド用)
15b:温度検出器(クイル用)
15c:温度検出器(ハウジング用)
15d:温度検出器(スペーサ用)
15e:温度検出器(コラム用)
15f:温度検出器(加工室用)
16a:回転軸変位量データ検出器
16b:工具変位量データ検出器
17:回転数データ検出器(エンコーダ)
20:各軸の駆動機構
20x:X軸駆動機構
20y:Y軸駆動機構
20z:Z軸駆動機構
30:変位量演算式生成装置
31:第1入力手段
32:第1処理手段
32a:変位量演算式生成部
33:第1記憶手段
40:NC制御装置
41:第2入力手段
42:第2処理手段
42a:変位量演算部
42b:変位補正部
43:第2記憶手段
100:工作機械
101:ハウジング
102:ベアリング
103:回転軸
104:工具
W: Work 1: Machine tool 2: Bed 3: Column 4: Saddle 5: Processing head 6: Quill 7: Spindle unit 8: Work table 8a: Support member 9: Tool 10: Housing 11: Bearing 12: Rotating shaft 13: Tool holder 14:
15b: Temperature detector (for quill)
15c: Temperature detector (for housing)
15d: Temperature detector (for spacer)
15e: Temperature detector (for column)
15f: Temperature detector (for processing chamber)
16a: Rotating shaft displacement
20: Drive mechanism 20x of each axis: X-axis drive mechanism 20y: Y-
Claims (4)
前記回転軸の回転数データおよび前記回転軸の変位量データを検出する検出器と、
前記所定の因子データに、前記検出器により検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めて前記相関関係を示す前記工具の変位補正を行うための演算式を得る変位量演算式生成手段と、
前記変位量演算式生成手段により得られた演算式と前記検出器により検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データに基づいて前記工具の変位量を演算する変位量演算手段と、
前記変位量演算手段により演算された工具の変位量に基づいて該工具の変位補正を行う変位補正手段と、
を有することを特徴とする工作機械。 A tool for correcting the displacement of the tool by obtaining the displacement amount of the tool based on the correlation between the displacement amount data of the tool attached to the rotary shaft and machining the workpiece and the predetermined factor data affecting the displacement of the tool. In the machine
A detector for detecting rotational speed data of the rotary shaft and displacement amount data of the rotary shaft;
Wherein the predetermined factor data, said detector arithmetic expression for performing displacement correction of the tool shown the correlation including the displacement data of the rotational speed data and Rotation axis of the rotating shaft detected by Displacement amount calculation formula generating means for obtaining
Displacement amount calculation means for calculating the displacement amount of the tool based on the calculation formula obtained by the displacement amount calculation expression generating means, the rotational speed data of the rotating shaft detected by the detector, and the displacement amount data of the rotating shaft ; ,
Displacement correction means for correcting the displacement of the tool based on the displacement amount of the tool calculated by the displacement amount calculation means;
A machine tool characterized by comprising:
工作機械の適所の温度データ、前記回転軸の回転数データ、前記回転軸の変位量データ、および前記工具の変位量データを検出する検出器と、
前記所定の因子データに、前記工作機械の適所の温度データを含めるとともに、更に前記検出器により検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めて、前記工具の変位量データと前記所定の因子データとの相関関係を示す前記工具の変位補正を行うための演算式を多変量解析により得る変位量演算式生成手段と、
前記変位量演算式生成手段により得られた演算式と前記検出器により検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データに基づいて前記工具の変位量を演算する変位量演算手段と、
前記変位量演算手段により演算された工具の変位量に基づいて該工具の変位補正を行う変位補正手段と、
を有することを特徴とする工作機械。 A tool for correcting the displacement of the tool by obtaining the displacement amount of the tool based on the correlation between the displacement amount data of the tool attached to the rotary shaft and machining the workpiece and the predetermined factor data affecting the displacement of the tool. In the machine
A detector for detecting temperature data at a proper position of the machine tool, rotation speed data of the rotary shaft, displacement amount data of the rotary shaft, and displacement data of the tool;
Wherein the predetermined factor data, wherein with inclusion of place of the temperature data of the machine tool, and further including a displacement amount data of rotational speed data and Rotation axis of the rotating shaft detected by said detector, said tool Displacement amount calculation expression generating means for obtaining a calculation expression for performing displacement correction of the tool showing a correlation between the displacement amount data of the tool and the predetermined factor data by multivariate analysis;
Displacement amount calculation means for calculating the displacement amount of the tool based on the calculation formula obtained by the displacement amount calculation expression generating means, the rotational speed data of the rotating shaft detected by the detector, and the displacement amount data of the rotating shaft ; ,
Displacement correction means for correcting the displacement of the tool based on the displacement amount of the tool calculated by the displacement amount calculation means;
A machine tool characterized by comprising:
前記回転軸の回転数データおよび前記回転軸の変位量データを検出するステップと、
前記工具の変位量データを検出するステップと、を含み、
前記所定の因子データに、前記検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めることを特徴とする工作機械における変位補正方法。 A tool for correcting the displacement of the tool by obtaining the displacement amount of the tool based on the correlation between the displacement amount data of the tool attached to the rotary shaft and machining the workpiece and the predetermined factor data affecting the displacement of the tool. In a displacement correction method in a machine,
Detecting rotational speed data of the rotating shaft and displacement amount data of the rotating shaft;
Detecting displacement data of the tool,
Displacement correction method for a machine tool, characterized in that said the predetermined factor data, including the displacement amount data of rotational speed data and Rotation axis of the detected rotational shaft.
工作機械の適所の温度データを検出するステップと、
前記回転軸の回転数データおよび前記回転軸の変位量データを検出するステップと、
前記工具の変位量データを検出するステップと、
前記所定の因子データに、前記工作機械の適所の温度データを含めるとともに、更に前記検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データを含めて、前記工具の変位量データと前記所定の因子データとの相関関係を多変量解析により演算式として得るステップと、
前記得られた演算式と前記検出された回転軸の回転数データおよび回転軸の変位量データに基づいて前記工具の変位量を演算するステップと、
前記演算された工具の変位量に基づいて該工具の変位補正を行うステップと、
を有することを特徴とする工作機械における変位補正方法。 A tool for correcting the displacement of the tool by obtaining the displacement amount of the tool based on the correlation between the displacement amount data of the tool attached to the rotary shaft and machining the workpiece and the predetermined factor data affecting the displacement of the tool. In a displacement correction method in a machine,
Detecting temperature data at a suitable position of the machine tool;
Detecting a displacement amount data of rotational speed data and the rotational axis of the rotary shaft,
Detecting displacement data of the tool;
Wherein the predetermined factor data, wherein with inclusion of place of the temperature data of the machine tool, including a further said detected displacement amount data of rotational speed data and Rotation axis of the rotating shaft, displacement of the tool Obtaining a correlation between data and the predetermined factor data as an arithmetic expression by multivariate analysis;
Calculating the displacement amount of the tool based on the obtained arithmetic expression , the detected rotation speed data of the rotation shaft and the displacement amount data of the rotation shaft ;
Performing displacement correction of the tool based on the calculated amount of displacement of the tool;
A displacement correction method in a machine tool characterized by comprising:
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