JP7611720B2 - Machine Tools - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool.
例えば、特許文献1に記載の工作機械は、ボールねじの回転により移動するスライド部の位置を測定するタッチスイッチを備え、予め測定されたスライド部の位置(基準位置)とワーク加工前に測定されたスライド部の位置との差から熱変位量を求め、この熱変位量に基づいて補正量を算出する。
また、例えば、特許文献2に記載の熱変位補正方法は、温度センサにより検出された温度変化を用いて工作機械を構成する構成要素の熱変位量を算出し、算出した熱変位量に基づき工作機械を構成する構成要素の熱変位を補正する。
For example, the machine tool described in Patent Document 1 is equipped with a touch switch that measures the position of a slide part that moves due to the rotation of a ball screw, and determines the amount of thermal displacement from the difference between the previously measured position of the slide part (reference position) and the position of the slide part measured before machining the workpiece, and calculates a correction amount based on this amount of thermal displacement.
Furthermore, for example, the thermal displacement correction method described in Patent Document 2 calculates the amount of thermal displacement of components that make up the machine tool using temperature changes detected by a temperature sensor, and corrects the thermal displacement of the components that make up the machine tool based on the calculated amount of thermal displacement.
上記特許文献1に記載の構成では、ボールねじの熱変位量に応じた補正量となるため、工作機械全体としての熱変位を補正量に加味させることができない。
また、上記特許文献2に記載の構成では、温度変化に応じて間接的に熱変位量が算出されるため、実際の熱変位量を直接的に補正量に加味させることができない。
よって、上記特許文献1及び2の構成では、熱変位の補正量の精度には改善の余地があった。
In the configuration described in the above-mentioned Patent Document 1, the amount of correction is determined according to the amount of thermal displacement of the ball screw, so that the thermal displacement of the entire machine tool cannot be taken into account in the amount of correction.
Furthermore, in the configuration described in Patent Document 2, the amount of thermal change is calculated indirectly in response to a temperature change, so the actual amount of thermal change cannot be directly taken into account in the amount of correction.
Therefore, in the configurations of Patent Documents 1 and 2, there is room for improvement in the accuracy of the amount of correction for thermal displacement.
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、熱変位補正量の精度を高めることができる工作機械を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above situation, and aims to provide a machine tool that can improve the accuracy of the thermal displacement compensation amount.
上記目的を達成するため、本発明に係る工作機械は、ワークを加工する工作機械であって、前記工作機械の温度を検出する温度検出部と、ワークに対して相対的に移動可能に形成されるスライドと、前記スライドを工具とともに前記ワークに対して相対的に移動させる移動機構と、前記スライドの接近又は接触を検出するスライド位置検出部と、熱変位が基準状態で前記スライド位置検出部により前記スライドの接近又は接触が検出されたときの前記スライドの位置を基準位置として記憶するメモリと、前記基準状態に対して熱変位が生じた状態において前記基準位置と前記スライド位置検出部が前記スライドの接近又は接触を検出する検出位置の差分をずれ量として取得するずれ量取得部と、前記スライドの位置に応じた位置補正係数を取得する位置補正係数取得部と、前記温度検出部により検出された温度に応じた温度補正係数を取得する温度補正係数取得部と、それぞれ取得された前記ずれ量、前記位置補正係数及び前記温度補正係数に基づき熱変位補正量を取得する熱変位補正量取得部と、取得された前記熱変位補正量を加味して前記移動機構を介して前記スライドを前記ワークに対して相対的に移動させることにより前記ワークの加工を行う加工処理部と、を備え、前記温度補正係数は、前記温度検出部により検出された温度が高いほど、前記加工処理部が前記スライドを移動させる量を大きくするように設定されている。 In order to achieve the above object, a machine tool according to the present invention is a machine tool for machining a workpiece, comprising: a temperature detection unit for detecting a temperature of the machine tool ; a slide formed so as to be movable relatively to the workpiece; a movement mechanism for moving the slide together with a tool relatively to the workpiece; a slide position detection unit for detecting approach or contact of the slide; a memory for storing, as a reference position, a position of the slide when the approach or contact of the slide is detected by the slide position detection unit in a state in which thermal displacement has occurred relative to the reference state; and a memory for storing, as a deviation amount, a difference between the reference position and the detected position at which the slide position detection unit detects the approach or contact of the slide in a state in which thermal displacement has occurred relative to the reference state. the temperature correction coefficient acquisition unit acquiring a temperature correction coefficient corresponding to the temperature detected by the temperature detection unit; a thermal displacement correction amount acquisition unit acquiring a thermal displacement correction amount based on the acquired deviation amount, position correction coefficient, and temperature correction coefficient; and a processing unit processing the workpiece by moving the slide relative to the workpiece via the moving mechanism while taking into account the acquired thermal displacement correction amount , wherein the temperature correction coefficient is set so that the higher the temperature detected by the temperature detection unit, the greater the amount by which the processing unit moves the slide .
本発明によれば、工作機械において、熱変位補正量の精度を高めることができる。 The present invention makes it possible to improve the accuracy of thermal displacement compensation in machine tools.
以下、本発明の一実施形態に係る工作機械について、図面を参照して説明する。
図1に示すように、旋盤である工作機械1は、工作機械1全体の台であるベッドSと、主軸11を有する主軸ユニット10と、スライド移動機構40と、工具ユニット50と、温度検出部80と、制御部300と、を備える。
以下では、主軸11の回転軸に沿う軸線方向をZ軸方向と規定し、図3に示すように、Z軸方向に直交する高さ方向(図3の上下方向)に対して斜めに延びる方向をX軸方向と規定する。
Hereinafter, a machine tool according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1 , the machine tool 1, which is a lathe, includes a bed S which is a base for the entire machine tool 1, a spindle unit 10 having a spindle 11, a slide movement mechanism 40, a tool unit 50, a temperature detection unit 80, and a control unit 300.
In the following, the axial direction along the rotation axis of the main shaft 11 is defined as the Z-axis direction, and as shown in Figure 3, the direction extending obliquely with respect to the height direction (the up and down direction in Figure 3) perpendicular to the Z-axis direction is defined as the X-axis direction.
図1に示すように、主軸ユニット10は、ワークWを把持しつつ回転する主軸11と、主軸11を回転可能に支持する主軸台12と、を備える。主軸台12には、主軸11を回転させるワーク回転用モータ(図示せず)が内蔵されている。主軸ユニット10は、ベッドSに対して移動不能に構成される。 As shown in FIG. 1, the spindle unit 10 includes a spindle 11 that rotates while gripping a workpiece W, and a headstock 12 that rotatably supports the spindle 11. A workpiece rotation motor (not shown) that rotates the spindle 11 is built into the headstock 12. The spindle unit 10 is configured to be immovable relative to the bed S.
図1に示すように、工具ユニット50は、主軸11により把持されたワークWを加工する。
工具ユニット50は、工具70を保持する工具保持部51と、工具保持部51を回転可能に支持する支持部52と、を備える。
工具保持部51は、タレットであり、外周に並ぶようにバイトである工具70を含む各種工具を保持可能に形成される。
支持部52は、工具保持部51をZ軸方向に沿って延びる回転軸51Cを中心に回転可能に支持する。支持部52には、工具保持部51を回転させるワーク回転用モータ(図示せず)が内蔵されている。
As shown in FIG. 1 , the tool unit 50 machines a workpiece W held by a spindle 11 .
The tool unit 50 includes a tool holding portion 51 that holds a tool 70, and a support portion 52 that rotatably supports the tool holding portion 51.
The tool holding portion 51 is a turret, and is formed so as to be able to hold various tools including a tool 70 which is a cutting tool, arranged on the outer periphery.
The support portion 52 supports the tool holding portion 51 so as to be rotatable about a rotation axis 51C extending along the Z-axis direction. A work rotation motor (not shown) that rotates the tool holding portion 51 is built into the support portion 52.
スライド移動機構40は、工具ユニット50をX軸方向に移動させるX移動機構40Xと、工具ユニット50をZ軸方向に移動させるZ移動機構40Zと、を備える。
図4に示すように、X移動機構40Xは、駆動部41と、ボールねじ42と、ナット43と、スライド44と、スライドベース45と、回転支持部46a,46bと、カップリング部46cと、スライド位置検出部47と、エアブロー48と、保持部材49と、を備える。
The slide movement mechanism 40 includes an X movement mechanism 40X that moves the tool unit 50 in the X-axis direction, and a Z movement mechanism 40Z that moves the tool unit 50 in the Z-axis direction.
As shown in FIG. 4, the X-movement mechanism 40X includes a drive unit 41, a ball screw 42, a nut 43, a slide 44, a slide base 45, rotation support units 46a, 46b, a coupling unit 46c, a slide position detection unit 47, an air blower 48, and a holding member 49.
駆動部41は、モータであり、スライド44をX軸方向に移動させるためにボールねじ42を軸回転させる。駆動部41の出力軸41aは、ボールねじ42の両端のうち主軸11(図3参照)から遠い第1端部E1にカップリング部46cを介して接続されている。カップリング部46cは、出力軸41aの回転をボールねじ42に伝達するとともにボールねじ42の伸びを吸収する継ぎ手である。カップリング部46cは、ボールねじ42の伸びに応じて弾性変形する弾性部材、例えば、図示しない板ばねを有している。
ボールねじ42は、X軸方向に沿って延び、回転支持部46a,46bを介してスライドベース45に軸回転可能に支持される。
ナット43は、ボールねじ42が軸回転することによりボールねじ42に沿って移動可能となるようにボールねじ42の外周に嵌合されている。
スライド44はナット43に固定され、ナット43とともにX軸方向に沿って移動可能に形成される。スライド44には工具ユニット50の支持部52が固定される。スライド44は、スライド位置検出部47に接触可能に、スライド位置検出部47に対向する側面に柱状に形成される被検出部44aを備える。スライド44及び工具ユニット50は、ボールねじ42の熱変位に伴いX軸方向に移動する。
The driving unit 41 is a motor, and rotates the ball screw 42 to move the slide 44 in the X-axis direction. The output shaft 41a of the driving unit 41 is connected to a first end E1 of the ball screw 42, which is the end farthest from the main shaft 11 (see FIG. 3), via a coupling unit 46c. The coupling unit 46c is a joint that transmits the rotation of the output shaft 41a to the ball screw 42 and absorbs the elongation of the ball screw 42. The coupling unit 46c has an elastic member, such as a leaf spring (not shown), that elastically deforms in response to the elongation of the ball screw 42.
The ball screw 42 extends along the X-axis direction, and is rotatably supported on the slide base 45 via rotation support portions 46a and 46b.
The nut 43 is fitted onto the outer periphery of the ball screw 42 so as to be movable along the ball screw 42 as the ball screw 42 rotates about its axis.
The slide 44 is fixed to the nut 43 and is formed to be movable in the X-axis direction together with the nut 43. A support portion 52 of the tool unit 50 is fixed to the slide 44. The slide 44 includes a detection target portion 44a formed in a columnar shape on a side surface facing the slide position detection portion 47 and capable of coming into contact with the slide position detection portion 47. The slide 44 and the tool unit 50 move in the X-axis direction in response to thermal displacement of the ball screw 42.
回転支持部46a,46bは、スライドベース45に収容され、ボールねじ42の両端を回転可能に支持する。回転支持部46aは、ボールねじ42の両端のうち主軸11(図3参照)に近い第2端部E2の周囲に設けられる軸受を有する。回転支持部46bは、ボールねじ42の主軸11から遠い第1端部E1の周囲に設けられる軸受を有する。回転支持部46bは、ボールねじ42の第1端部E1が伸びても変位しないようにスライドベース45に固定されている。ボールねじ42の第1端部E1は、ボールねじ42の第2端部E2よりもベッドS(図3参照)から離れた位置に設けられる。
回転支持部46aはボールねじ42のX軸方向の伸びを規制する。カップリング部46cはボールねじ42のX軸方向の伸びを吸収する。これにより、ボールねじ42は、図4の矢印J1に示すように、温度上昇により駆動部41に向かって伸びる。従って、温度上昇によるボールねじ42の第1端部E1のX軸方向の変位は、第2端部E2のX軸方向の変位に比べて大きくなる。
The rotation support parts 46a and 46b are housed in the slide base 45 and rotatably support both ends of the ball screw 42. The rotation support part 46a has a bearing provided around the second end E2 of the ball screw 42, which is closer to the main shaft 11 (see FIG. 3). The rotation support part 46b has a bearing provided around the first end E1 of the ball screw 42, which is farther from the main shaft 11. The rotation support part 46b is fixed to the slide base 45 so as not to be displaced even if the first end E1 of the ball screw 42 extends. The first end E1 of the ball screw 42 is provided at a position farther from the bed S (see FIG. 3) than the second end E2 of the ball screw 42.
The rotation support portion 46a restricts the expansion of the ball screw 42 in the X-axis direction. The coupling portion 46c absorbs the expansion of the ball screw 42 in the X-axis direction. As a result, the ball screw 42 expands toward the drive portion 41 due to a temperature rise, as shown by the arrow J1 in Fig. 4. Therefore, the displacement of the first end E1 of the ball screw 42 in the X-axis direction due to a temperature rise is greater than the displacement of the second end E2 in the X-axis direction.
図4に示すように、保持部材49は、回転支持部46bの上部に固定されており、スライド位置検出部47及びエアブロー48を保持する。保持部材49は、温度上昇によるボールねじ42の熱変位に関わらず変位しない。図5に示すように、保持部材49には、スライド位置検出部47の設置作業を容易とするためにスライド位置検出部47に対応する部位に凹部49aが形成されている。凹部49aは、スライド44の被検出部44aに対向するように形成される。 As shown in FIG. 4, the holding member 49 is fixed to the upper part of the rotation support part 46b, and holds the slide position detection part 47 and the air blower 48. The holding member 49 does not displace regardless of thermal displacement of the ball screw 42 due to temperature rise. As shown in FIG. 5, the holding member 49 has a recess 49a formed in a portion corresponding to the slide position detection part 47 to facilitate the installation work of the slide position detection part 47. The recess 49a is formed to face the detected part 44a of the slide 44.
スライド位置検出部47は、本例ではタッチスイッチである。スライド位置検出部47は、スライド44が接触したことを検出した検出信号を制御部300(図1参照)に出力する。図4に示すように、スライド位置検出部47は、ボールねじ42の第1端部E1の径方向外側、本例では、上方向に位置する。図5に示すように、スライド位置検出部47は、棒状の接触検出部材47aを備え、接触検出部材47aの先端に被検出部44aが接触することによりスライド44が接触したことを検出する。
エアブロー48は、スライド位置検出部47とスライド44の被検出部44aの間の切粉等の異物を吹き飛ばすエアを供給する。図4に示すように、エアブロー48は、スライド位置検出部47よりもボールねじ42の第1端部E1の径方向外側、本例では、上方向に位置する。
In this example, the slide position detection unit 47 is a touch switch. The slide position detection unit 47 outputs a detection signal that detects the contact of the slide 44 to the control unit 300 (see FIG. 1). As shown in FIG. 4, the slide position detection unit 47 is located radially outward of the first end E1 of the ball screw 42, in the upward direction in this example. As shown in FIG. 5, the slide position detection unit 47 includes a rod-shaped contact detection member 47a, and detects the contact of the slide 44 when the detected portion 44a comes into contact with the tip of the contact detection member 47a.
The air blower 48 supplies air to blow away foreign matter such as chips between the slide position detection unit 47 and the detection target unit 44a of the slide 44. As shown in Fig. 4, the air blower 48 is located radially outward of the slide position detection unit 47 from the first end E1 of the ball screw 42, or in the present embodiment, upward.
図1及び図2に示すように、Z移動機構40Zは、X移動機構40Xと同様に、駆動部40Z1と、ボールねじ40Z2と、ナット40Z3と、回転支持部40Z5と、スライド40Z4と、を備える。さらに、Z移動機構40Zは、スライド40Z4がZ軸方向にスライド可能に嵌まる一対のレール40Z6を備える。一対のレール40Z6は、Z軸方向に沿って延び、平行をなすように並べられている。なお、図2では、工具ユニット50の図示が省略されるとともに、スライド40Z4のレール40Z6に嵌まる部位のみが図示されている。
ボールねじ40Z2はZ軸方向に沿って延びる。スライド40Z4には、X移動機構40Xが搭載されている。駆動部40Z1がボールねじ40Z2を軸回転させると、ナット40Z3がスライド40Z4及びX移動機構40XとともにZ軸方向に移動する。
1 and 2, the Z movement mechanism 40Z includes a drive unit 40Z1, a ball screw 40Z2, a nut 40Z3, a rotation support unit 40Z5, and a slide 40Z4, similar to the X movement mechanism 40X. The Z movement mechanism 40Z further includes a pair of rails 40Z6 into which the slide 40Z4 is fitted so as to be slidable in the Z-axis direction. The pair of rails 40Z6 extend along the Z-axis direction and are arranged in parallel. Note that in FIG. 2, the tool unit 50 is omitted, and only the portion of the slide 40Z4 that fits into the rails 40Z6 is shown.
The ball screw 40Z2 extends along the Z-axis direction. The X-movement mechanism 40X is mounted on the slide 40Z4. When the drive unit 40Z1 rotates the ball screw 40Z2 about its axis, the nut 40Z3 moves in the Z-axis direction together with the slide 40Z4 and the X-movement mechanism 40X.
図2に示すように、温度検出部80は、工作機械1の温度を検出し、この検出結果を制御部300に出力する。本例では、温度検出部80は、ベッドSに固定されている。より詳しくは、温度検出部80は、ベッドSの上面における工具ユニット50に高さ方向に対向する位置に設けられる。 As shown in FIG. 2, the temperature detection unit 80 detects the temperature of the machine tool 1 and outputs the detection result to the control unit 300. In this example, the temperature detection unit 80 is fixed to the bed S. More specifically, the temperature detection unit 80 is provided at a position on the upper surface of the bed S facing the tool unit 50 in the height direction.
図1に示すように、制御部300は、主軸ユニット10、スライド移動機構40及び工具ユニット50を制御する。
制御部300は、例えば、図示しないCPU(Central Processing Unit)と、CPUによる処理の手順を定義したプログラム(例えば、後述する加工処理)を記憶するROM(Read Only Memory)等のメモリ301を備える。
メモリ301には、プログラムの他に、基準位置P1、位置補正係数A1~A8及び温度補正係数Bを求める後述する式(1)に関するデータ等が記憶されている。
As shown in FIG. 1 , a control unit 300 controls a spindle unit 10 , a slide moving mechanism 40 , and a tool unit 50 .
The control unit 300 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) not shown, and a memory 301 such as a ROM (Read Only Memory) that stores a program that defines the procedure of processing by the CPU (for example, the processing process described below).
In addition to the program, the memory 301 stores data relating to the reference position P1, position correction coefficients A1 to A8, and equation (1) for calculating the temperature correction coefficient B, which will be described later.
基準位置P1は、図5に示すように、工作機械1に熱変位がない基準状態でスライド位置検出部47によりスライド44の接触が検出されるスライド44の位置をX軸方向の機械座標で示す。この基準状態とは、例えば、工作機械1の動作停止後に熱的な平衡状態となったときの状態を言う。 As shown in FIG. 5, the reference position P1 indicates the position of the slide 44 at which contact of the slide 44 is detected by the slide position detection unit 47 in a reference state where there is no thermal displacement in the machine tool 1, in mechanical coordinates in the X-axis direction. This reference state refers to, for example, a state in which the machine tool 1 reaches a thermal equilibrium state after the operation of the machine tool 1 has stopped.
基準位置P1の設定方法について説明する。この設定作業は、例えば、作業者及び作業者の操作により行われてもよいし、制御部300が自動で行ってもよい。
まず、制御部300は、工作機械1、特に、ボールねじ42に熱変位がない基準状態で、スライド移動機構40を介して、図5に示すように、スライド44(正確には被検出部44a、以下同様)をX軸方向の機械座標原点P0に移動させる。機械座標原点P0は、スライド44のストロークエンドPzに到達しない位置である。
そして、スライド位置検出部47を被検出部44aの近傍に設置する。例えば、この際、スライド位置検出部47が被検出部44aにX軸方向に1mm程度離れた距離に設置される。
次に、制御部300は、エアブロー48を介してエアをスライド位置検出部47と被検出部44aの隙間に供給した後、スライド移動機構40を介してスライド44をスライド位置検出部47に向けて移動させる。この際、スライド44の移動速度は加工処理時(例えば、後述するステップS107の処理時)に比べて低速であり、スライド44の最大移動距離は、例えば、2mmである。そして、制御部300は、スライド位置検出部47からスライド44が接触したことを検出する検出信号を受けると、エアブロー48からのエアの供給とスライド44の移動を停止するとともに、このときのスライド44の機械座標を基準位置P1としてメモリ301に記憶する。図9に示すように、基準位置P1は、X軸方向において機械座標原点P0とストロークエンドPzの間に位置する。なお、制御部300は、スライド位置検出部47から検出信号を受け取らなかったときには、エラーである旨を作業者に通知する。最後に、制御部300は、スライド44を機械座標原点P0に戻す。
以上で、基準位置P1の設定が終了となる。
A method for setting the reference position P1 will now be described. This setting operation may be performed by an operator and an operation by the operator, or may be performed automatically by the control unit 300, for example.
First, in a reference state in which there is no thermal displacement in the machine tool 1, particularly the ball screw 42, the control unit 300 moves the slide 44 (more precisely, the detected portion 44a, the same applies below) to the origin P0 of the machine coordinate system in the X-axis direction, as shown in Fig. 5, via the slide moving mechanism 40. The origin P0 of the machine coordinate system is a position that does not reach the stroke end Pz of the slide 44.
Then, the slide position detector 47 is disposed near the detection target portion 44a. For example, the slide position detector 47 is disposed at a distance of about 1 mm in the X-axis direction from the detection target portion 44a.
Next, the control unit 300 supplies air to the gap between the slide position detection unit 47 and the detection target unit 44a via the air blower 48, and then moves the slide 44 toward the slide position detection unit 47 via the slide movement mechanism 40. At this time, the movement speed of the slide 44 is slower than that during processing (for example, during processing in step S107 described later), and the maximum movement distance of the slide 44 is, for example, 2 mm. Then, when the control unit 300 receives a detection signal from the slide position detection unit 47 detecting that the slide 44 has come into contact, it stops the supply of air from the air blower 48 and the movement of the slide 44, and stores the mechanical coordinates of the slide 44 at this time in the memory 301 as the reference position P1. As shown in FIG. 9, the reference position P1 is located between the mechanical coordinate origin P0 and the stroke end Pz in the X-axis direction. Note that when the control unit 300 does not receive a detection signal from the slide position detection unit 47, it notifies the operator that an error has occurred. Finally, the control unit 300 returns the slide 44 to the mechanical coordinate origin P0.
This completes the setting of the reference position P1.
図1に示すように、制御部300は、機能ブロックとして、ずれ量取得部302と、位置補正係数取得部303と、温度補正係数取得部304と、熱変位補正量取得部305と、加工処理部306と、を備える。
この各機能ブロックの動作の説明とともに、制御部300により実行される加工処理について図6のフローチャートに沿って説明する。制御部300は、メモリ301に登録されたNC(Numerical Control)プログラムに従って、この加工処理を実行する。
As shown in FIG. 1, the control unit 300 includes, as functional blocks, a deviation amount acquisition unit 302 , a position correction coefficient acquisition unit 303 , a temperature correction coefficient acquisition unit 304 , a thermal displacement correction amount acquisition unit 305 , and a processing unit 306 .
The operation of each functional block will be described below, along with the processing executed by the control unit 300, with reference to the flowchart in Fig. 6. The control unit 300 executes this processing in accordance with an NC (Numerical Control) program registered in the memory 301.
まず、制御部300は、スライド移動機構40を介してスライド44を機械座標原点P0に移動させる(S101)。なお、このステップS101の処理は、後述するずれ量取得処理の最初に実行されてもよい。
また、制御部300は、工具保持部51に保持される複数の工具のうち何れかの工具70を選択し、選択した工具70に応じたオフセット量を補正するオフセット補正を行う(S102)。このオフセット補正は、工具70の形状又は工具70の取り付け位置等に応じたスライド44の位置補正である。
上記ステップS101,S102は、逆の順番で実行されてもよいし、同時に実行されてもよい。
First, the control unit 300 moves the slide 44 to the machine coordinate origin P0 via the slide moving mechanism 40 (S101). Note that the process of step S101 may be executed at the beginning of the deviation amount acquisition process described later.
Furthermore, the control unit 300 selects one of the tools 70 held by the tool holding unit 51, and performs offset correction to correct the offset amount according to the selected tool 70 (S102). This offset correction is a position correction of the slide 44 according to the shape of the tool 70, the attachment position of the tool 70, or the like.
The above steps S101 and S102 may be executed in the reverse order or simultaneously.
次に、ずれ量取得部302は、メモリ301に予め記憶される基準位置P1とスライド位置検出部47がスライド44の接触を検出する検出位置P2の差分からずれ量ΔFを取得する(S103)。 Next, the deviation amount acquisition unit 302 acquires the deviation amount ΔF from the difference between the reference position P1 pre-stored in the memory 301 and the detection position P2 at which the slide position detection unit 47 detects the contact of the slide 44 (S103).
このステップS103に係るずれ量取得処理について、図7のサブフローチャートに沿って説明する。
まず、制御部300は、スライド44が機械座標原点P0に位置した状態で、エアブロー48を介してエアをスライド位置検出部47と被検出部44aの隙間に供給する(S103a)。このエアにより、切粉等の異物が飛ばされてスライド位置検出部47の検出精度が高まる。
The deviation amount obtaining process in step S103 will be described with reference to the sub-flowchart of FIG.
First, with the slide 44 positioned at the origin P0 of the machine coordinate system, the control unit 300 supplies air to the gap between the slide position detection unit 47 and the detection target unit 44a via the air blower 48 (S103a). This air blows away foreign matter such as cutting chips, thereby improving the detection accuracy of the slide position detection unit 47.
そして、ずれ量取得部302は、スライド移動機構40を介してスライド44を機械座標原点P0からスライド位置検出部47に向けて移動させる。(S103b)。この際、スライド44の移動速度は加工処理時(例えば、後述するステップS107の処理時)に比べて低速であり、スライド44の最大移動距離は、例えば、2mmである。
ずれ量取得部302は、スライド位置検出部47からスライド44が接触したことを検出する検出信号を受けると、スライド44の移動を停止し、このときのスライド44の機械座標を検出位置P2として取得する(S103c)。そして、ずれ量取得部302は、基準位置P1と検出位置P2のX軸方向の距離の差分(P1-P2)によりずれ量ΔFを取得し、取得したずれ量ΔFをメモリ301に記憶させる(S103d)。次に、制御部300は、エアブロー48を介してエアの供給を停止し(S103e)、スライド移動機構40を介してスライド44を機械座標原点P0に戻す(S103f)。以上で、ずれ量取得処理が終了となり、図6のステップS104の処理に移行する。なお、ずれ量取得部302は、上記ステップS103cにおいて、スライド位置検出部47から検出信号を受け取らなかったときには、エラーである旨を作業者に通知する。
ここで、基準位置P1は、熱変位がない基準状態でスライド44がスライド位置検出部47に接触する位置であり、この基準状態では基準位置P1と検出位置P2は一致する。一方、この基準状態に対して熱変位が生じると、図4の矢印J1に示すように、ボールねじ42がX軸方向に伸びる。このように、ボールねじ42に熱変位が生じた場合には、スライド44がスライド位置検出部47に近づき、この結果、図9に示すように、検出位置P2は、基準位置P1から機械座標原点P0に近づくようにずれる。また、ボールねじ42の熱変位量が大きくなるにつれて検出位置P2は基準位置P1から離れてずれ量ΔFが大きくなる。
Then, the deviation amount acquisition unit 302 moves the slide 44 from the machine coordinate origin P0 toward the slide position detection unit 47 via the slide movement mechanism 40 (S103b). At this time, the movement speed of the slide 44 is slower than that during processing (e.g., during processing in step S107 described later), and the maximum movement distance of the slide 44 is, for example, 2 mm.
When the deviation amount acquisition unit 302 receives a detection signal from the slide position detection unit 47 that detects the contact of the slide 44, it stops the movement of the slide 44 and acquires the mechanical coordinates of the slide 44 at this time as the detection position P2 (S103c). Then, the deviation amount acquisition unit 302 acquires the deviation amount ΔF from the difference (P1-P2) in the distance in the X-axis direction between the reference position P1 and the detection position P2, and stores the acquired deviation amount ΔF in the memory 301 (S103d). Next, the control unit 300 stops the supply of air via the air blower 48 (S103e) and returns the slide 44 to the mechanical coordinate origin P0 via the slide movement mechanism 40 (S103f). With the above, the deviation amount acquisition process is completed, and the process proceeds to step S104 in FIG. 6. Note that, when the deviation amount acquisition unit 302 does not receive a detection signal from the slide position detection unit 47 in the above step S103c, it notifies the operator that an error has occurred.
Here, the reference position P1 is the position where the slide 44 contacts the slide position detection unit 47 in a reference state where there is no thermal displacement, and in this reference state, the reference position P1 and the detection position P2 coincide with each other. On the other hand, when thermal displacement occurs relative to this reference state, the ball screw 42 extends in the X-axis direction as shown by the arrow J1 in Fig. 4. In this way, when thermal displacement occurs in the ball screw 42, the slide 44 approaches the slide position detection unit 47, and as a result, the detection position P2 deviates from the reference position P1 so as to approach the origin P0 of the machine coordinates, as shown in Fig. 9. Also, as the amount of thermal displacement of the ball screw 42 increases, the detection position P2 moves away from the reference position P1, and the deviation amount ΔF increases.
次に、位置補正係数取得部303は、メモリ301に記憶される複数の位置補正係数A1~A8のうち工具切り込み方向であるX軸方向のスライド44の加工時の位置に応じた位置補正係数Axを取得する(S104)。位置補正係数Axは、メモリ301に予め記憶される複数の位置補正係数A1~A8のうち選択された何れか一つの位置補正係数である。また、このステップS104において、位置補正係数取得部303は、NCプログラムに含まれるワークWの加工径に係る指令に基づきスライド44の加工時の位置を認識する。 Next, the position correction coefficient acquisition unit 303 acquires a position correction coefficient Ax corresponding to the position of the slide 44 in the X-axis direction, which is the tool cutting direction, during machining from among the multiple position correction coefficients A1 to A8 stored in the memory 301 (S104). The position correction coefficient Ax is any one position correction coefficient selected from the multiple position correction coefficients A1 to A8 stored in advance in the memory 301. Also, in this step S104, the position correction coefficient acquisition unit 303 recognizes the position of the slide 44 during machining based on a command related to the machining diameter of the workpiece W included in the NC program.
図4に示すように、位置補正係数A1~A8は、ボールねじ42上におけるスライド44の位置に応じて異なる値に設定される。ボールねじ42の第1端部E1の伸びが吸収されるため、スライド44の位置がボールねじ42の第1端部E1に近いほど、スライド44の位置に対する熱変位の影響が大きくなる。このため、位置補正係数A1~A8は、1以下であって、スライド44の位置がボールねじ42の第1端部E1に近づくにつれて大きい数値に設定される。 As shown in FIG. 4, the position correction coefficients A1 to A8 are set to different values depending on the position of the slide 44 on the ball screw 42. Since the elongation of the first end E1 of the ball screw 42 is absorbed, the closer the position of the slide 44 is to the first end E1 of the ball screw 42, the greater the effect of thermal displacement on the position of the slide 44. For this reason, the position correction coefficients A1 to A8 are set to values less than 1 and larger as the position of the slide 44 approaches the first end E1 of the ball screw 42.
本例では、8つの位置補正係数A1~A8は、ボールねじ42の軸方向に8つに分割された領域C1~C8に割り当てられる。領域C1~C8は、ボールねじ42の第1端部E1に近づくにつれて位置補正係数が0.1ずつ増加するように位置補正係数A1~A8が設定される。領域C1~C8のうちボールねじ42の第1端部E1に最も近い領域C8には位置補正係数A8として0.8が割り当てられる。また、領域C1~C8のうちボールねじ42の第2端部E2に最も近い領域C1には位置補正係数A1として0.1が割り当てられる。上記ステップS104においては、位置補正係数取得部303は、スライド44が位置する領域C1~C8に応じて位置補正係数A1~A8の何れかを位置補正係数Axとして取得する。 In this example, the eight position correction coefficients A1 to A8 are assigned to eight regions C1 to C8 divided in the axial direction of the ball screw 42. The position correction coefficients A1 to A8 are set for the regions C1 to C8 such that the position correction coefficients increase by 0.1 as the region approaches the first end E1 of the ball screw 42. Of the regions C1 to C8, the region C8 closest to the first end E1 of the ball screw 42 is assigned a position correction coefficient A8 of 0.8. Furthermore, of the regions C1 to C8, the region C1 closest to the second end E2 of the ball screw 42 is assigned a position correction coefficient A1 of 0.1. In step S104, the position correction coefficient acquisition unit 303 acquires one of the position correction coefficients A1 to A8 as the position correction coefficient Ax according to the region C1 to C8 in which the slide 44 is located.
次に、温度補正係数取得部304は、温度検出部80により検出された温度に基づき温度補正係数Bを取得する(S105)。
温度補正係数Bは、工作機械1の温度変化と工具70の刃先位置との相関から温度変化に関わらず工具70の刃先位置を一定とするために設定される値であり、温度検出部80により検出された温度が高くなるほど値が大きくなるように設定されている。例えば、温度補正係数Bは、下記の式(1)から求められる。
B={Δx-Δz(n-0.125)}/0.125*Δz・・・・(1)
B:温度補正係数
Δx:基準温度Kと現在温度Gの差
Δz:基準温度Kと上限設定温度Hの差
n:温度区間(n=0.125,0.25,・・・,0.875,1)
基準温度Kは、工作機械1の周囲の温度に基づき予め設定される。
上限設定温度Hは、工作機械1を動作させた環境下でのサチレート(温度が上昇後に一定となる)する温度の上限に基づき設定される。
現在温度Gは、温度検出部80により検出される温度である。
図8に示すように、温度区分nは、現在温度Gが属する温度範囲I1~I8に応じて0.125~1の値に設定され、高温側の温度範囲I1になるほど値が小さく設定される。温度範囲I1は、基準温度K以下の温度に設定され、温度範囲I2~I8は、基準温度Kと上限設定温度Hの間に等温度間隔に設定されている。
Next, the temperature correction coefficient acquisition unit 304 acquires the temperature correction coefficient B based on the temperature detected by the temperature detection unit 80 (S105).
Temperature correction coefficient B is a value that is set in order to keep the cutting edge position of tool 70 constant regardless of temperature changes based on the correlation between temperature changes in machine tool 1 and the cutting edge position of tool 70, and is set so that its value increases as the temperature detected by temperature detection unit 80 increases. For example, temperature correction coefficient B can be calculated from the following formula (1).
B={Δx-Δz(n-0.125)}/0.125*Δz...(1)
B: Temperature correction coefficient Δx: Difference between reference temperature K and current temperature G Δz: Difference between reference temperature K and upper limit temperature H n: Temperature range (n = 0.125, 0.25, ..., 0.875, 1)
The reference temperature K is set in advance based on the temperature around the machine tool 1 .
The upper limit set temperature H is set based on the upper limit of the temperature at which the temperature saturates (the temperature rises and then becomes constant) in the environment in which the machine tool 1 is operated.
The current temperature G is the temperature detected by the temperature detection unit 80 .
8, the temperature section n is set to a value between 0.125 and 1 according to the temperature range I1 to I8 to which the current temperature G belongs, with the value being set smaller as the temperature range I1 approaches the higher temperature side. The temperature range I1 is set to temperatures equal to or lower than the reference temperature K, and the temperature ranges I2 to I8 are set at equal temperature intervals between the reference temperature K and the upper limit temperature H.
上記ステップS105において、温度補正係数取得部304は、温度検出部80により検出された現在温度Gが属する温度範囲I1~I8に応じた温度区分nを取得し、この現在温度Gと温度区分nを用いて上記式(1)から温度補正係数Bを取得する。
なお、温度範囲I1~I8及び温度区分nの数は適宜変更可能である。
In the above step S105, the temperature correction coefficient acquisition unit 304 acquires the temperature section n corresponding to the temperature range I1 to I8 to which the current temperature G detected by the temperature detection unit 80 belongs, and acquires the temperature correction coefficient B from the above formula (1) using this current temperature G and temperature section n.
The temperature ranges I1 to I8 and the number of temperature divisions n can be changed as appropriate.
以下、温度補正係数Bの取得の一例について説明する。各数値は、例えば、以下のように設定される。
基準温度K:20℃
現在温度G:25℃
上限設定温度H:30℃
Δx(=G-K):25℃-20℃=5℃
Δz(=H-K):30℃-20℃=10℃
各温度範囲I2~I8〔Δz/(全区分数-1)〕:〔10℃/(8-1)〕=1.43℃
温度区分n:0.5
上記例において、上記式(1)を用いて温度補正係数Bを算出すると、温度補正係数Bは1となる。
An example of how to obtain the temperature correction coefficient B will be described below. Each value is set, for example, as follows.
Reference temperature K: 20°C
Current temperature: 25℃
Upper limit setting temperature H: 30℃
Δx (=G-K): 25℃-20℃=5℃
Δz (=H-K): 30℃-20℃=10℃
Each temperature range I2 to I8 [Δz/(total number of divisions-1)]: [10°C/(8-1)] = 1.43°C
Temperature division n: 0.5
In the above example, when the temperature correction coefficient B is calculated using the above formula (1), the temperature correction coefficient B becomes 1.
次に、図6に示すように、熱変位補正量取得部305は、取得したずれ量ΔFに、温度補正係数B及び位置補正係数Axを乗算することにより熱変位補正量を取得する(S106)。
そして、加工処理部306は、取得した熱変位補正量を加味してスライド移動機構40を介してスライド44を移動させつつワークWの加工を行い(S107)、この加工処理を終了する。
例えば、このステップS107においては、加工処理部306は、主軸11により把持されたワークWを主軸11とともに軸回転させた状態で、X移動機構40Xを介して、熱変位補正量を加味してX軸方向にスライド44とともに工具70を移動させてワークWへの切り込み量を設定したうえで、Z移動機構40Zを介して、スライド44とともに工具70をワークWに対してZ軸方向に送る。これにより、ワークWの外径切削が行われる。
上述したステップS103~S106に係る熱変位量取得処理の実施頻度は、1つのワークWの加工毎に行われてもよいし、複数のワークWの加工毎に行われてもよいし、予め設定される設定時間の経過毎に行われてもよい。また、この熱変位量取得処理は、ステップS107に係るワークWの加工とは別のプログラムとして単独で実行されてもよい。
Next, as shown in FIG. 6, the thermal displacement correction amount acquisition unit 305 multiplies the acquired deviation amount ΔF by a temperature correction coefficient B and a position correction coefficient Ax to acquire a thermal displacement correction amount (S106).
Then, the processing unit 306 processes the workpiece W while moving the slide 44 via the slide moving mechanism 40, taking into account the acquired thermal displacement compensation amount (S107), and ends this processing.
For example, in step S107, while the workpiece W gripped by the spindle 11 is rotated together with the spindle 11, the processing unit 306 moves the tool 70 together with the slide 44 in the X-axis direction via the X-movement mechanism 40X while taking into account the thermal displacement compensation amount to set the cutting amount into the workpiece W, and then sends the tool 70 together with the slide 44 in the Z-axis direction relative to the workpiece W via the Z-movement mechanism 40Z. Thereby, the outer diameter of the workpiece W is cut.
The frequency of the thermal change amount acquisition process relating to steps S103 to S106 described above may be every time one workpiece W is processed, every time multiple workpieces W are processed, or every time a preset set time elapses. In addition, this thermal change amount acquisition process may be executed independently as a program separate from the processing of the workpiece W relating to step S107.
(効果)
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)工作機械1は、工作機械1の温度を検出する温度検出部80と、ワークWに対して相対的に移動可能に形成されるスライド44と、スライド44を工具70とともにワークWに対して相対的に移動させる移動機構の一例であるスライド移動機構40と、スライド44の接触を検出するスライド位置検出部47と、基準状態でスライド位置検出部47によりスライド44の接触が検出されたときのスライド44の位置を基準位置P1として記憶するメモリ301と、基準状態に対して熱変位が生じた状態において基準位置P1とスライド位置検出部47がスライド44の接触を検出する検出位置P2の差分をずれ量ΔFとして取得するずれ量取得部302と、スライド44の位置に応じた位置補正係数Axを取得する位置補正係数取得部303と、温度検出部80により検出された温度に応じた温度補正係数Bを取得する温度補正係数取得部304と、それぞれ取得されたずれ量ΔF、位置補正係数Ax及び温度補正係数Bに基づき熱変位補正量を取得する熱変位補正量取得部305と、取得された熱変位補正量を加味してスライド移動機構40を介してスライド44を移動させることによりワークWの加工を行う加工処理部306と、を備える。
この構成によれば、熱変位補正量は、ずれ量ΔF、位置補正係数Ax及び温度補正係数Bに基づき取得されるため、より精度の高いものとなる。よって、ワークWの加工を高精度で行うことができる。
(effect)
According to the embodiment described above, the following effects are achieved.
(1) Machine tool 1 includes a temperature detection unit 80 that detects the temperature of machine tool 1, a slide 44 formed to be movable relative to workpiece W, a slide moving mechanism 40 that is an example of a moving mechanism that moves slide 44 together with tool 70 relative to workpiece W, a slide position detection unit 47 that detects contact of slide 44, a memory 301 that stores, as a reference position P1, the position of slide 44 when contact of slide 44 is detected by slide position detection unit 47 in a reference state, and a memory 302 that stores, as a reference position P1, the position of slide 44 when contact of slide 44 is detected by slide position detection unit 47 in a reference state. The apparatus is equipped with a deviation amount acquisition unit 302 that acquires the difference in detection position P2 where contact is detected as a deviation amount ΔF, a position correction coefficient acquisition unit 303 that acquires a position correction coefficient Ax according to the position of the slide 44, a temperature correction coefficient acquisition unit 304 that acquires a temperature correction coefficient B according to the temperature detected by the temperature detection unit 80, a thermal displacement correction amount acquisition unit 305 that acquires a thermal displacement correction amount based on the acquired deviation amount ΔF, position correction coefficient Ax, and temperature correction coefficient B, and a processing unit 306 that processes the workpiece W by moving the slide 44 via the slide moving mechanism 40 while taking into account the acquired thermal displacement correction amount.
According to this configuration, the thermal displacement correction amount is obtained with higher accuracy because it is based on the deviation amount ΔF, the position correction coefficient Ax, and the temperature correction coefficient B. Therefore, the workpiece W can be machined with high accuracy.
(2)スライド移動機構40は、スライド44の移動方向(例えば、X軸方向)に沿って延びるボールねじ42と、ボールねじ42の第1端部E1の伸びを吸収する吸収部の一例であるカップリング部46cと、ボールねじの第2端部E2の伸びを規制する規制部の一例である回転支持部46aと、ボールねじ42の外周に嵌合されるナット43と、ボールねじ42を回転させることによりナット43とともにスライド44を移動させる駆動部41と、を備える。位置補正係数取得部303は、ワークWを加工する際のスライド44の位置が第1端部E1に近いほど取得する位置補正係数Axの値を大きくすることにより位置補正を強くかける。
この構成によれば、ボールねじ42の伸び方向が規定されることにより、ボールねじ42に対するスライド44の位置に応じた熱変位の影響の度合いが明確となり、熱変位の影響に適した位置補正係数Axを実現することができる。よって、熱変位補正量、ひいては加工の精度を高めることができる。
(2) The slide moving mechanism 40 includes a ball screw 42 extending along the moving direction (e.g., the X-axis direction) of the slide 44, a coupling portion 46c which is an example of an absorbing portion that absorbs the elongation of the first end E1 of the ball screw 42, a rotation support portion 46a which is an example of a regulating portion that regulates the elongation of the second end E2 of the ball screw, a nut 43 fitted onto the outer periphery of the ball screw 42, and a drive portion 41 which moves the slide 44 together with the nut 43 by rotating the ball screw 42. The position correction coefficient acquisition portion 303 applies stronger position correction by increasing the value of the acquired position correction coefficient Ax as the position of the slide 44 when machining the workpiece W becomes closer to the first end E1.
According to this configuration, the extension direction of the ball screw 42 is defined, so that the degree of the effect of thermal displacement according to the position of the slide 44 relative to the ball screw 42 becomes clear, and it is possible to realize a position correction coefficient Ax suitable for the effect of thermal displacement, thereby improving the amount of thermal displacement correction and, ultimately, the machining accuracy.
(3)工作機械1は、ワークWを把持しつつ回転する主軸11と、工具70を有し、スライド44とともに移動する工具ユニット50と、を備える。スライド移動機構40は、主軸11により把持されたワークWの回転軸に対して交わるX軸方向にスライド44を移動させる。基準位置P1は、X軸方向に沿って延びるボールねじ42の主軸11から遠い第1端部E1、すなわちスライド44のストロークエンドに対応して位置する。
この構成によれば、基準位置P1は、ボールねじ42において熱変位の影響が最も大きい位置となる。よって、僅かな熱変位に伴うずれ量ΔFも確実に取得することが可能となり、熱変位補正量、ひいては加工の精度を高めることができる。
(3) The machine tool 1 includes a spindle 11 that rotates while gripping a workpiece W, and a tool unit 50 that has a tool 70 and moves together with a slide 44. The slide moving mechanism 40 moves the slide 44 in an X-axis direction that intersects with the rotation axis of the workpiece W gripped by the spindle 11. The reference position P1 is located at a first end E1 of a ball screw 42 that extends along the X-axis direction and is far from the spindle 11, i.e., corresponds to the stroke end of the slide 44.
According to this configuration, the reference position P1 is the position that is most affected by the thermal displacement in the ball screw 42. Therefore, it is possible to reliably obtain the deviation amount ΔF associated with even slight thermal displacement, and it is possible to improve the thermal displacement correction amount and, ultimately, the machining accuracy.
なお、本開示は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本開示の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更(構成要素の削除も含む)を加えることが可能である。以下に、変形の一例を説明する。 Note that this disclosure is not limited to the above-described embodiments and drawings. Modifications (including the deletion of components) may be made as appropriate within the scope of the present disclosure without changing its gist. An example of a modification is described below.
(変形例)
上記実施形態におけるスライド位置検出部47は、タッチスイッチであったが、スライド44の接近を検出する各種方式の非接触センサであってもよい。例えば、この非接触センサがスライド44との距離を計測可能であれば、制御部300は、機械座標原点P0から検出位置P2までスライド44を実際に移動させることなく、ずれ量ΔFを取得することができる。
上記実施形態におけるエアブロー48は省略可能である。
(Modification)
Although the slide position detection unit 47 in the above embodiment is a touch switch, it may be a non-contact sensor of various types that detects the approach of the slide 44. For example, if this non-contact sensor can measure the distance to the slide 44, the control unit 300 can obtain the deviation amount ΔF without actually moving the slide 44 from the machine coordinate origin P0 to the detection position P2.
The air blower 48 in the above embodiment can be omitted.
上記実施形態においては、温度検出部80は、ベッドSに設けられていたが、温度検出部80の設置位置はこれに限らない。例えば、図4の破線で示すように、温度検出部180は、例えば、ボールねじ42の周辺、例えば、ボールねじ42の第2端部E2の周辺のスライドベース45又は回転支持部46aに設けられてもよい。また、例えば、図4の破線で示すように、温度検出部280は、工具ユニット50に設けられてもよい。さらに、例えば、図2の破線で示すように、温度検出部380は、Z移動機構40Z、例えば、ボールねじ40Z2の端部を支持する部位に設けられてもよい。 In the above embodiment, the temperature detection unit 80 is provided on the bed S, but the installation position of the temperature detection unit 80 is not limited thereto. For example, as shown by the dashed line in FIG. 4, the temperature detection unit 180 may be provided, for example, in the vicinity of the ball screw 42, for example, in the slide base 45 or the rotation support portion 46a in the vicinity of the second end E2 of the ball screw 42. Also, for example, as shown by the dashed line in FIG. 4, the temperature detection unit 280 may be provided in the tool unit 50. Furthermore, for example, as shown by the dashed line in FIG. 2, the temperature detection unit 380 may be provided in a portion supporting the end of the Z movement mechanism 40Z, for example, the ball screw 40Z2.
上記実施形態においては、制御部300は、スライド44のX軸方向の移動について熱変位補正を行っていたが、これに限らず、スライド44のZ軸方向の移動について熱変位補正を行ってもよい。これは、特に、工具70がZ軸方向に切り込むドリル等である場合に有益である。この場合、制御部300は、温度検出部380により検出された温度に基づき温度補正係数Bを取得してもよい。
さらに、制御部300は、温度検出部80,180,280,380により検出された複数の温度に基づき温度補正係数Bを取得してもよい。
In the above embodiment, the control unit 300 performs thermal displacement correction for the movement of the slide 44 in the X-axis direction, but this is not limiting, and thermal displacement correction may be performed for the movement of the slide 44 in the Z-axis direction. This is particularly useful when the tool 70 is a drill or the like that cuts in the Z-axis direction. In this case, the control unit 300 may obtain the temperature correction coefficient B based on the temperature detected by the temperature detection unit 380.
Furthermore, the control unit 300 may obtain the temperature correction coefficient B based on a plurality of temperatures detected by the temperature detection units 80 , 180 , 280 , and 380 .
上記実施形態においては、X軸方向が高さ方向(図3の上下方向)に対して斜めに設定されていたが、これに限らず、X軸方向が高さ方向に対して直交する方向に設定され、Y軸方向が高さ方向に設定されてもよい。この場合、工作機械1は、X移動機構40X及びZ移動機構40Zに加えて、スライド44をY軸方向に移動させるY移動機構を備えてもよい。Y移動機構は、X移動機構40X及びZ移動機構40Zと同様に駆動部、ボールねじ及びナット等から構成されてもよい。この場合、制御部300は、スライド44のY軸方向の移動について熱変位補正を行ってもよい。 In the above embodiment, the X-axis direction is set at an angle to the height direction (the up-down direction in FIG. 3), but this is not limiting, and the X-axis direction may be set perpendicular to the height direction, and the Y-axis direction may be set in the height direction. In this case, the machine tool 1 may be equipped with a Y-movement mechanism that moves the slide 44 in the Y-axis direction, in addition to the X-movement mechanism 40X and the Z-movement mechanism 40Z. The Y-movement mechanism may be composed of a drive unit, a ball screw, a nut, etc., like the X-movement mechanism 40X and the Z-movement mechanism 40Z. In this case, the control unit 300 may perform thermal displacement correction for the movement of the slide 44 in the Y-axis direction.
また、制御部300は、ベッドSに対して移動不能に構成された主軸ユニット10の主軸台12についても熱変位補正を行ってもよい。
さらに、主軸ユニット10は、ベッドSに対して移動可能に構成されてもよい。この場合、例えば、工作機械1は、主軸ユニット10を移動させる主軸移動機構を備える。この主軸移動機構は、X移動機構40X及びZ移動機構40Zと同様に駆動部、ボールねじ、ナット及びスライド等から構成されてもよい。制御部300は、主軸ユニット10の主軸台12の移動についても熱変位補正を行ってもよい。
The control unit 300 may also perform thermal displacement correction on the headstock 12 of the spindle unit 10 which is configured to be immovable relative to the bed S.
Furthermore, the spindle unit 10 may be configured to be movable relative to the bed S. In this case, for example, the machine tool 1 includes a spindle moving mechanism that moves the spindle unit 10. This spindle moving mechanism may be composed of a drive unit, a ball screw, a nut, a slide, and the like, similar to the X-moving mechanism 40X and the Z-moving mechanism 40Z. The control unit 300 may also perform thermal displacement correction for the movement of the headstock 12 of the spindle unit 10.
上記実施形態においては、メモリ301に記憶される位置補正係数A1~A8の数は、8つであったが、8つ以外であってもよい。また、位置補正係数Axは、スライド44の位置に比例係数を乗算した数式により求められてもよい。 In the above embodiment, the number of position correction coefficients A1 to A8 stored in memory 301 was eight, but it may be other than eight. In addition, the position correction coefficient Ax may be calculated by a formula in which the position of slide 44 is multiplied by a proportionality coefficient.
上記実施形態においては、温度補正係数Bは、上記式(1)から求められていたが、これに限らず、温度検出部80により検出された温度が高くなるほど温度補正係数Bの値が大きくなるような式であれば、適宜変更可能である。
また、温度補正係数Bは、予め記憶されたデータテーブルを参照して、温度検出部80により検出された温度から取得されてもよい。
In the above embodiment, the temperature correction coefficient B was calculated from the above formula (1), but this is not limited to this and can be modified as appropriate as long as the formula is such that the value of the temperature correction coefficient B increases as the temperature detected by the temperature detection unit 80 increases.
Furthermore, the temperature correction coefficient B may be obtained from the temperature detected by the temperature detection unit 80 by referring to a pre-stored data table.
上記実施形態においては、制御部300は、加工処理において、温度補正係数B及び位置補正係数Axの両方を取得していたが、温度補正係数B及び位置補正係数Axの何れか一方を取得して、この一方のみをずれ量ΔFに乗算してもよい。
また、上記実施形態においては、ボールねじ42の第1端部E1の伸びが吸収され、ボールねじ42の第2端部E2の伸びが規制されていたが、反対に、ボールねじ42の第2端部E2の伸びが吸収され、ボールねじ42の第1端部E1の伸びが規制されていてもよい。この場合、位置補正係数取得部303は、ワークWを加工する際のスライド44の位置が第1端部E1に近いほど取得する位置補正係数Axの値を小さくする。
In the above embodiment, the control unit 300 acquires both the temperature correction coefficient B and the position correction coefficient Ax in the processing, but it may also acquire either the temperature correction coefficient B or the position correction coefficient Ax and multiply only this one by the deviation amount ΔF.
In addition, in the above embodiment, the elongation of the first end E1 of the ball screw 42 is absorbed and the elongation of the second end E2 of the ball screw 42 is restricted, but conversely, the elongation of the second end E2 of the ball screw 42 may be absorbed and the elongation of the first end E1 of the ball screw 42 may be restricted. In this case, the position correction coefficient acquisition unit 303 decreases the value of the acquired position correction coefficient Ax as the position of the slide 44 when machining the workpiece W becomes closer to the first end E1.
上記実施形態においては、工具ユニット50は、タレットを有する構成であったが、これに限らず、ツールスピンドルであってもよいし、刃物台であってもよい。
また、工具70は、バイトに限らず、ドリル、エンドミル等であってもよい。
上記実施形態においては、工作機械1は旋盤であったが、工作機械であれば旋盤以外のマシニングセンター、転造盤等の各種の工作機械であってもよい。
In the above embodiment, the tool unit 50 has a configuration including a turret, but is not limited to this and may be a tool spindle or a tool rest.
Moreover, the tool 70 is not limited to a cutting tool, but may be a drill, an end mill, or the like.
In the above embodiment, the machine tool 1 is a lathe, but the machine tool may be various other machine tools such as a machining center and a rolling machine.
1…工作機械、10…主軸ユニット、11…主軸、12…主軸台、40…スライド移動機構、40X…X移動機構、40Z…Z移動機構、41,40Z1…駆動部、42,40Z2…ボールねじ、44,40Z4…スライド、40Z6…レール、41a…出力軸、43,40Z3…ナット、44a…被検出部、45…スライドベース、46a,46b,40Z5…回転支持部、46c…カップリング部、47…スライド位置検出部、47a…接触検出部材、48…エアブロー、49…保持部材、49a…凹部、50…工具ユニット、51…工具保持部、51C…回転軸、52…支持部、70…工具、80,180,280,380…温度検出部、300…制御部、301…メモリ、302…ずれ量取得部、303…位置補正係数取得部、304…温度補正係数取得部、305…熱変位補正量取得部、306…加工処理部、B…温度補正係数、C1~C8…領域、E1…第1端部、E2…第2端部、A1~A8,Ax…位置補正係数、I1~I8…温度範囲、P1…基準位置、P2…検出位置、S…ベッド、W…ワーク、n…温度区分 1...machine tool, 10...spindle unit, 11...spindle, 12...spindle stock, 40...slide movement mechanism, 40X...X movement mechanism, 40Z...Z movement mechanism, 41, 40Z1...drive unit, 42, 40Z2...ball screw, 44, 40Z4...slide, 40Z6...rail, 41a...output shaft, 43, 40Z3...nut, 44a...detectable part, 45...slide base, 46a, 46b, 40Z5...rotation support part, 46c...coupling part, 47...slide position detection part, 47a...contact detection member, 48...air blow, 49...holding member, 49a...recess, 50... Tool unit, 51...tool holder, 51C...rotating shaft, 52...support, 70...tool, 80, 180, 280, 380...temperature detector, 300...controller, 301...memory, 302...deviation amount acquisition unit, 303...position correction coefficient acquisition unit, 304...temperature correction coefficient acquisition unit, 305...thermal displacement correction amount acquisition unit, 306...machining unit, B...temperature correction coefficient, C1-C8...area, E1...first end, E2...second end, A1-A8, Ax...position correction coefficient, I1-I8...temperature range, P1...reference position, P2...detection position, S...bed, W...workpiece, n...temperature category
Claims (3)
前記工作機械の温度を検出する温度検出部と、
ワークに対して相対的に移動可能に形成されるスライドと、
前記スライドを工具とともに前記ワークに対して相対的に移動させる移動機構と、
前記スライドの接近又は接触を検出するスライド位置検出部と、
熱変位が基準状態で前記スライド位置検出部により前記スライドの接近又は接触が検出されたときの前記スライドの位置を基準位置として記憶するメモリと、
前記基準状態に対して熱変位が生じた状態において前記基準位置と前記スライド位置検出部が前記スライドの接近又は接触を検出する検出位置の差分をずれ量として取得するずれ量取得部と、
前記スライドの位置に応じた位置補正係数を取得する位置補正係数取得部と、
前記温度検出部により検出された温度に応じた温度補正係数を取得する温度補正係数取得部と、
それぞれ取得された前記ずれ量、前記位置補正係数及び前記温度補正係数に基づき熱変位補正量を取得する熱変位補正量取得部と、
取得された前記熱変位補正量を加味して前記移動機構を介して前記スライドを前記ワークに対して相対的に移動させることにより前記ワークの加工を行う加工処理部と、を備え、
前記温度補正係数は、前記温度検出部により検出された温度が高いほど、前記加工処理部が前記スライドを移動させる量を大きくするように設定されている、
工作機械。 A machine tool for machining a workpiece,
A temperature detection unit that detects a temperature of the machine tool ;
A slide formed to be movable relative to the workpiece;
a moving mechanism that moves the slide together with the tool relative to the workpiece;
a slide position detection unit that detects the approach or contact of the slide;
a memory that stores, as a reference position, a position of the slide when the approach or contact of the slide is detected by the slide position detection unit when thermal displacement is in a reference state;
a deviation amount acquiring unit that acquires, as a deviation amount, a difference between the reference position and a detection position at which the slide position detecting unit detects the approach or contact of the slide in a state where a thermal displacement occurs with respect to the reference state;
a position correction coefficient acquisition unit that acquires a position correction coefficient according to a position of the slide;
a temperature correction coefficient acquisition unit that acquires a temperature correction coefficient according to the temperature detected by the temperature detection unit;
a thermal displacement correction amount acquisition unit that acquires a thermal displacement correction amount based on the acquired deviation amount, the position correction coefficient, and the temperature correction coefficient;
a processing unit that processes the workpiece by moving the slide relative to the workpiece via the moving mechanism while taking into account the acquired thermal displacement correction amount ,
The temperature correction coefficient is set so that the higher the temperature detected by the temperature detection unit, the larger the amount of movement of the slide by the processing unit.
Machine tools.
前記スライドの移動方向に沿って延びるボールねじと、
前記ボールねじの第1端部の伸びを吸収する吸収部と、
前記ボールねじの第2端部の伸びを規制する規制部と、
前記ボールねじの外周に嵌合されるナットと、
前記ボールねじを回転させることにより前記ナットとともに前記スライドを移動させる駆動部と、を備え、
前記位置補正係数取得部が取得する前記位置補正係数は、前記ワークを加工する際の前記スライドの位置が前記第1端部に近いほど、前記加工処理部が前記スライドを移動させる量を大きくするように設定されている、
請求項1に記載の工作機械。 The moving mechanism includes:
A ball screw extending along the moving direction of the slide;
an absorbing portion that absorbs elongation of a first end portion of the ball screw;
a restricting portion that restricts the extension of a second end portion of the ball screw;
a nut fitted onto an outer periphery of the ball screw;
a drive unit that moves the slide together with the nut by rotating the ball screw,
The position correction coefficient acquired by the position correction coefficient acquisition unit is set so that the closer the position of the slide when machining the workpiece is to the first end , the larger the amount by which the machining unit moves the slide .
The machine tool according to claim 1.
前記工具を有し、前記スライドとともに移動する工具ユニットと、を備え、
前記移動機構は、前記主軸により把持された前記ワークの回転軸に対して交わる方向に前記スライドを移動させ、
前記基準位置は、前記交わる方向に沿って延びる前記ボールねじの前記主軸から遠い前記第1端部に対応して位置する、
請求項2に記載の工作機械。
A spindle that rotates while gripping the workpiece;
a tool unit having the tool and moving together with the slide,
The moving mechanism moves the slide in a direction intersecting a rotation axis of the workpiece gripped by the spindle,
The reference position is located corresponding to the first end of the ball screw that is far from the main shaft extending along the intersecting direction.
The machine tool according to claim 2.
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