JP2004261947A - Machining method, and machine tool with tool wear correcting function - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate a displacement from a desirable machining shape generated by wear on the tool and a stage difference due to tool change. <P>SOLUTION: When machining a work W, quantity of wear on the tool T when machining is estimated, and a position command generated on the basis of a preset machining program is corrected in order during the machining on the basis of the estimated quantity of wear on the tool T to obtain a desirable machining shape, and machining is performed to the work W on the basis of the corrected position command. Quantity of wear on the tool T when interrupting the machining is computed, and when starting machining again at the machining interrupting position, a position command generated on the basis of the preset machining program is corrected on the basis of the computed quantity of wear on the tool so that position of the blade edge of the tool T when interrupting cutting and position of the blade edge of the tool T when starting machining again becomes equal to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

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。
【０００７】
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加工方法において、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ワークの加工を行うステップと、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ステップと、検出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前記ワークの加工を行うステップとを含む加工方法が提供される。
【０００８】
また、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加工方法において、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ワークの加工を行うステップと、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ステップと、前記ワークの加工中の工具の摩耗量を逐次推定するステップと、前記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ステップと、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ステップと、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前記ワークの加工を行うステップとを含む加工方法が提供される。
【０００９】
また、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、前記工具摩耗量検出手段で検出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。
【００１０】
また、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]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a processing method for performing processing in consideration of a tool wear amount, 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 in accordance with a desired machining program. Therefore, the shape of the workpiece obtained by machining depends on the movement locus of the tool. Will be determined. Generally, a machining program is created on the assumption that the tool does not wear due to machining and the tool length is constant.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in actuality, the tool wears with the machining and the tool length is gradually shortened. For example, as shown in FIG. 5, the desired workpiece machining shape 41 is inclined upward to the right. In the case of a plane, the actual machined shape 43 gradually rises upward from the desired machined shape 41, causing a shift. Therefore, a desired processed shape 41 cannot be obtained.
[0004]
Further, when the tool is worn, the tool life is detected and the tool is replaced by a method described in JP-A-54-35485 or JP-A-2001-150299. For this purpose, the machining is interrupted halfway and the worn tool is replaced with a new tool of standard length and resumed. However, in this case, since the tool after the 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 before and after the tool replacement by the wear amount of the tool before the replacement. Will shift. Also, in the case where processing of the first area is interrupted using the same tool, processing of the second area different from the first area is performed, and then processing of the first area is restarted, Similarly, when the tool is returned to the command position when the machining was interrupted, the actual tool edge position changes before and after the interruption of machining because the amount of wear of the tool changes before and after the interruption of machining related to the area. Become. As a result, a step 45 (see FIG. 5) occurs in the machining shape before and after the machining interruption for tool exchange or machining of a different area, which causes inconvenience. In FIG. 5, three steps 45 appear in the machined shape because the tool change was performed three times.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a machining method capable of solving a problem in the above-described conventional technique caused by wear of a tool and obtaining a machining shape with a small deviation from a desired machining shape, and a tool wear. An object of the present invention is to provide a machine tool having a correction function. Further, 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 change, and a machine tool having a tool wear compensation function.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above objects, the present invention detects the amount of tool wear at the end of machining, matches 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 amount of tool wear, and continues machining. It is intended to be.
[0007]
That is, in a processing method of processing the work by relatively moving a tool and a work, generating a position command based on a preset NC processing program, and processing the work according to the generated position command. Detecting the amount of wear of the tool when the processing of the work is interrupted; and, based on the detected amount of wear of the tool, resuming the cutting edge position of the tool and the processing of the work when the processing of the work is interrupted. Performing the machining of the work by matching the position of the cutting edge of the tool when the machining is performed.
[0008]
In a machining method for machining the work by relatively moving a tool and a work, a step of generating a position command based on a preset NC machining program, and machining the work according to the generated position command. Detecting the amount of wear of the tool when machining of the work is interrupted; sequentially estimating the amount of wear of the tool during machining of the work; and compensating the estimated amount of wear of the tool. Sequentially correcting the position of the cutting edge of the tool, accumulating a difference between the detected wear amount of the tool and the estimated wear amount of the tool, and machining the workpiece based on the accumulated wear amount of the tool. Cutting the workpiece with the cutting edge position of the tool when resuming the machining of the work by reversing the cutting edge position of the tool when the machining is interrupted. A method is provided.
[0009]
Further, in a machine tool that processes the work by relatively moving the tool and the work, a position command is generated based on a preset NC processing program, and the tool and the work are relatively moved according to the generated position command. Position command generating means for instructing the work, tool wear detecting means for detecting the tool wear when the machining of the workpiece is interrupted, and tool wear based on the tool wear detected by the tool wear detecting. A machine tool having a tool wear correction function including a tool edge position control unit that matches a tool edge position of a tool when machining of a workpiece is interrupted with a tool edge position of a tool when resuming machining of the workpiece is provided. You.
[0010]
In a machine tool for processing the work by relatively moving the tool and the work, a position command is generated based on a preset NC processing program, and the tool and the work are relatively moved in accordance with the generated position command. Position command generating means for instructing the tool to wear, tool wear detecting means for detecting the tool wear when the machining of the work is interrupted, and tool wear for sequentially estimating the tool wear during the work of the work Estimating means, cutting edge position correcting means for sequentially correcting the cutting edge position of the tool so as to compensate for the tool wear amount estimated by the tool wear amount estimating means, and the detected tool wear amount and the estimated tool A wear amount accumulating means for accumulating a difference from the wear amount, a cutting edge position of the tool when machining of the work is interrupted based on the accumulated wear amount of the tool, and the work Machine tool equipped with a tool wear correction function includes a cutting edge position control means to match the position of the cutting edge of the tool at the time of resuming the machining is provided.
[0011]
According to the present invention, the amount of wear of a tool worn by machining is detected, and the cutting edge positions of the tool before and after the interruption of machining are matched based on the amount of wear, so that machining without steps can be performed. In addition, when a step of sequentially correcting the position of the cutting edge of the tool is compensated for so as to compensate for the wear amount of the tool estimated in real time during machining, the deviation between the desired machining shape and the actual machining shape can be reduced or eliminated.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described 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” A machining program created to obtain a desired machining shape on the assumption that the tool T does not wear during machining and maintains a constant length, and a “correction machining program” This means that the reference machining program is modified so that the desired machining shape is obtained by considering in advance the deviation between the desired machining shape and the actual machining shape due to wear.
[0014]
First, with reference to FIG. 1, a main configuration of an NC machine tool 11 having a tool wear correction function according to the present invention will be described. The machine main body of the NC machine tool 11 includes a spindle 15 rotatably supported by a spindle head 13 and a table 17 on which a work W is placed and fixed, and based on an axis movement command from an NC device 19, An X-axis feed motor 21, a Y-axis feed motor (not shown), and a Z-axis feed motor 23 allow the main shaft 13 and the table 17 to move relative to each other in three orthogonal X-, Y-, and Z-axis directions. 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. The main shaft 15 and the table 17 are relatively moved in the orthogonal three-axis directions, but the main shaft 15 is moved in the orthogonal three-axis directions by the X-axis feed motor 21, the Y-axis feed motor, and the Z-axis feed motor 23. For example, other configurations can be adopted. Here, the X axis and the Y axis indicate two orthogonal axis directions in a plane perpendicular to the rotation axis of the main shaft 15, and the Z axis indicates an axis direction parallel to the rotation axis of the main shaft 15.
[0016]
Further, a tool T is mounted on the tip of the spindle 13, and the tool T is cut into the work W while rotating the tool T, and the spindle T and the table 17 are relatively moved to move the tool T and the work W along the X axis and the Y axis. The workpiece W is processed into a desired shape by relatively moving in the axis 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 and interpretation unit 19b for interpreting a program stored in the program storage unit 19a, and an interpreted program. A position command generating means 19c for generating a position command for the main shaft 15 and the table 17 in accordance with the above, and an axis movement control such as 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 the position command. Means 19d.
[0018]
The machine main body of the NC machine tool 11 is provided with position reading means 25 for reading the coordinate values of the X-axis, Y-axis, and Z-axis feed axes at an arbitrary moment. The relative position of the main shaft 15 with respect to the table 17 is fed back to the sequential shaft 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 face of the spindle 15 and the edge position of the tool T, that is, the tool length can be measured. Has become.
[0020]
For example, the tool edge position calculating means 27 moves the spindle 15 and the table 17 relatively to each other, and the tool T mounted on the spindle 15 by the tool edge detection device 29 provided at a position on the table 17 which does not hinder the processing. Is detected, the position of the tool T with respect to the main shaft 15 is calculated from the relative position of the main shaft 15 with respect to the table 17 detected by the position reading means 25 at this time. More specifically, since the blade edge detection position of the tool 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 edge detection are detected. The position of the cutting edge of the tool T with respect to the main shaft 15 is calculated using the fact that the distance from the detection position of the device 29 is known. The tool edge detecting device 29 may be a contact type sensor as shown in FIG. 1 or a non-contact type sensor such as a laser type, a capacitance type, and an eddy current type.
[0021]
The method by which the tool edge position calculating means 27 calculates the edge position of the tool T with respect to the spindle 15 is not limited to the above method, and the tool edge position calculating means 27 may calculate the tool T with respect to the spindle 15 by another suitable method. Needless to say, the position of the blade edge may be calculated.
[0022]
By the way, in the NC machine tool 11 as described above, the machining is usually performed according to a reference machining program created on the assumption that the tool T does not wear and maintain a certain length during the machining. Therefore, with the wear of the tool T, the position of the cutting edge of the tool T approaches the spindle 15 side from the desired machining shape, and an actual machining shape deviating from the desired machining shape is obtained. In addition, if the tool T is replaced at this time, the cutting edge position of the tool T approaches the table 17 side even if the spindle 15 is arranged at the same position, so that a step occurs in the actual machining shape.
[0023]
Therefore, the NC machine tool 11 according to the present invention includes a tool wear amount detecting means 31 and a wear coefficient correcting means 32 in order to perform machining while considering that the length or the cutting edge position of the tool T changes due to wear. Tool wear amount estimating means 33, cutting edge position correcting means 34, wear amount accumulating means 35, and cutting edge position control means 37 are further provided.
[0024]
The tool wear amount detecting means 31 calculates and detects the wear amount of the tool T from the difference between the position of the cutting edge of the tool T before and after machining in a certain area, or detects the wear amount of the tool T after the previous machining. 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 estimating means 33 estimates the wear amount of the tool T from the cutting conditions, the machining load, the cutting length CL, and the like during machining. For example, the tool wear amount estimating means 33 previously stores a wear coefficient Mk representing a wear amount per unit cutting length, and a value obtained by integrating the cutting length CL of the tool T used for machining with the wear coefficient Mk. , The amount of wear 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 during machining by adding the sequentially obtained wear amounts. Here, the cutting length CL means a length obtained by cutting the work W.
[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 processing without a wear error. I do.
[0027]
Further, in order to set the wear coefficient Mk used for the estimation more correctly, the wear amount of the tool T detected by the tool wear detection means 31 is compared with the wear amount of the tool T estimated by the tool wear amount estimation means 33, A wear coefficient correction unit 32 is provided to sequentially correct the wear coefficient Mk so that the two coincide with each other.
[0028]
The wear amount accumulation calculating means 35 adds the wear amount of the tool T obtained by the tool wear amount detecting means 31 every time machining is interrupted due to a tool change or the like, and calculates the actual amount for the desired machining shape determined by the reference machining program. The deviation amount at the time of interruption of the processing shape, that is, an error, is obtained.
[0029]
Then, the cutting edge position control means 37 changes the relative position between the main shaft 15 and the table 17 by the wear amount of the tool T obtained by the wear amount detection means 31. The change in the relative position is performed by sending a signal from the blade position control unit 37 to the position command generation unit 19c or the axis movement control unit 19d. In this way, the positions of the cutting edge of the tool T before and after the interruption of machining are made to coincide with each other, so that 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 wear amount changes discontinuously due to the exchange of the tool T or the like, the position command generated by the position command generation unit 19c is corrected according to the reference machining program, and each of the positions determined by the tool wear amount calculation 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 the direction away from the spindle 15 and the table 17 after the exchange of the tool T. Let it do. As a result, the position of the cutting edge 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 wear amount is eliminated.
[0031]
Further, when the tool length changes continuously due to wear, the position command generated by the position command generating means 19c is corrected according to the reference machining program, and the wear amount of the used tool T obtained by the tool wear amount estimating means 33 is corrected. , The main shaft 15 and the table 17 are sequentially shifted in a direction of approaching. Thereby, the change in the tool length caused by 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. The deviation from the desired processing shape is eliminated or reduced.
[0032]
Here, the position command can be corrected by any one of a tool offset correction, a work 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 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
[0034]
Prior to performing machining, an operator sets a machining program and stores the program in the program storage unit 19a. Here, it is assumed that a reference machining program created on the assumption that the tool T does not wear is stored as a machining program in the program storage unit 19a, but is created in advance in consideration of the wear amount of the tool T. The modified processing program may be stored.
[0035]
Next, the NC machine tool 11 calculates the cutting edge position of the tool T with respect to the main shaft 15 for the tool T mounted on the main shaft 15 when the machining is started by the tool cutting edge position calculating means 27 (step S1). In the following, for the sake of simplicity, it is assumed that, in step S1, the cutting edge position of the tool T with respect to the front end face of the spindle 15, that is, the tool length Ha is calculated. Further, for the sake of simplicity, in the following steps, it is assumed that a tool T having the same standard length is used even after the tool T is replaced. Note that the following procedure is not limited to tools T having the same length, and it goes without saying that the following procedure can be applied to tools T having various lengths.
[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 unit 19a, and the position command generating means 19c generates a position command for the spindle 15 and the table 17 accordingly, Processing is performed by the axis movement control means 19d driving the X-axis feed motor 21, the Y-axis feed motor, and the Z-axis feed motor 23 according to the position command (step S2).
[0037]
Next, at a predetermined timing, the machining is interrupted for the exchange of the tool T, and the relative positions of the main shaft 15 with respect to the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis with respect to the table 17 at the time of the interruption are obtained (step S3). The relative position between the main shaft 15 and the table 17 may be obtained from a position command for the main shaft 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 appropriate tool length, and may interrupt the machining when the tool length becomes shorter than a predetermined value. In this case, the last calculated tool length can be used 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 the calculated wear amount Mt based on the received tool T wear amount Mt. The error amount Me is obtained and stored together with the relative position of the main shaft 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 position of the main shaft 15 with respect to the table 17 with respect to the X-axis, Y-axis, and Z-axis with respect to the table 17 when the processing is interrupted, and the shift amount between the actual processed shape and the desired processed shape at that position are stored.
[0040]
Since the sequential wear correction in step S7 will be described later, in step S7, it is determined that the sequential wear correction has not been performed, and the process proceeds to the next step S9 where the worn tool T mounted on the main shaft 15 is replaced.
[0041]
When the tool T is exchanged and a new tool T is mounted on the main shaft 15, the tool length Ha at the time of resuming machining is calculated by the tool edge position calculating means 27 prior to resuming machining, as in step S1. (Step S10). When the tool length Ha is calculated, machining using the new tool T is restarted (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 machined shape is shifted from the desired machined shape toward the main shaft 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 was interrupted, the cutting edge position of the tool T mounted on the spindle 15 is arranged on the desired machining shape, Since the tool T approaches the table 17 by the wear amount Mt of the tool T from the actual machining shape, a step difference equal to the wear amount Mt occurs in the work W.
[0043]
Therefore, in the NC machine tool 11 of the present invention, the position command generated by the position command generating means 19c for the spindle 15 and / or the table 17 is corrected by the cutting edge position control means 37, and is obtained by the wear amount accumulation calculating means 35. The relative position of the main shaft 15 with respect to the table 17 is shifted in a direction away from each other by an amount equal to the accumulated error amount Me, that is, at this stage, that is, equal to the wear amount Mt of the tool T obtained by the tool wear amount detecting means 31 at this stage. The processing is continued in the state where it is set (step S12).
[0044]
Next, similarly to step S3, at a predetermined timing or when the calculated tool length becomes shorter than a predetermined value, machining is interrupted to replace the worn tool T with a new tool T ( Step S13). Then, prior to the replacement of the tool T, the tool length Hb of the tool T worn out by the processing is calculated by the tool edge position calculating means 27 (step S14), and the tool wear amount detecting means 31 performs step S12 similarly to step S5. The wear amount Mt of the tool T used in (1) is calculated (step S15), and the wear amount accumulation calculating means 35 calculates the accumulated error amount Me from the wear amount Mt and stores it (step S16).
[0045]
Since the sequential wear correction in step S17 will be described later, in step S17, it is assumed that the sequential wear correction has not been 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 also wears 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 is different. , 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 accumulating means 35. Therefore, in the second and subsequent replacement of the tool T, in step S12, the cutting edge position control means 37 shifts the relative position of the main shaft 15 with respect to the table 17 in a direction away from each other by the accumulated error amount Me. Processing may be continued while correcting the position command generated by the command generation unit 19c according to the reference processing program.
[0046]
As described above, by performing the 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 exchanged, that is, the machining interruption position. Is avoided.
[0047]
However, when processing is performed according to the above procedure, the step in the actual processing shape is eliminated, but a deviation occurs from the desired processing shape. Therefore, in the NC machine tool 11 of the present invention, in the machining in steps S2 and S12, the wear of the tool T during machining is also reduced in the relative position between the main shaft 15 and the table 17 according to steps S21 to S29 shown in FIG. Are sequentially compensated for. The procedure will be described below in detail.
[0048]
First, the tool wear amount estimating means 33 reads a preset wear coefficient Mk from an arbitrary storage means or a machining program (step S21), and thereafter monitors the cutting length CL (step S22). The cutting length CL may be obtained based on the relative movement distance of the main shaft 15 with respect to the table 17 detected by the position reading unit 25, or may be obtained from each axis movement command generated by the axis movement control unit 19d.
[0049]
The tool wear amount estimating means 33 calculates the wear amount increment by integrating the cutting length increment CL and the wear coefficient Mk, and sequentially calculates the wear correction amount Ms, that is, to offset the influence of the wear of the tool T. A correction amount required for the relative position between the main shaft 15 and the table 17 is obtained (step S23). Then, the tool wear amount estimating 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, It is sent to the blade edge position correcting means 34 (step S24).
[0050]
The cutting 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. The processing is performed by shifting the positions toward each other (step S26).
[0051]
If the processing is continued in step S27, the procedure of steps S22 to S26 is repeated.
[0052]
If the relative position of the spindle 15 with respect to the table 17 is sequentially corrected in such a procedure, the influence of the wear of the tool T on the position of the cutting edge of the tool T during machining is offset, and the desired machining shape of the actual machining shape is cancelled. Deviation from the distance 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 unit 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 the processing is not continued in step S27 and the process returns to step S3 or step S13, a step does not occur in the actual processed shape due to a shift between the actual processed shape and the desired processed shape.
[0054]
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 calculates the total wear length Mt. By dividing by SCL, a wear coefficient Mk based on actual processing may be obtained (step S29). As a result, the wear coefficient Mk suitable for the actual processing conditions and the processing load can be obtained, and the deviation between the actual processed shape and the desired processed shape can be further reduced.
[0055]
As another method of estimating the wear amount of the tool, it can be calculated from cutting conditions such as a tool rotation speed, a feed speed per blade, a cutting depth, a tool material, a tool type, a work material, and / or a machining load.
[0056]
When the procedure for sequentially correcting the wear of the tool T shown in FIG. 3 is used together with the procedure for avoiding the step of the actual machining shape shown in FIGS. It is necessary to partially change the procedure for avoiding the step of the actually processed shape, which is shown as step S8 or step S19.
[0057]
When performing the sequential correction of the wear of the tool T, the deviation between the actual processed shape and the desired processed shape when the processing is interrupted is smaller than the wear amount of the used tool T by the total sequential correction amount SMs. Therefore, in steps S8 and S19, the wear amount accumulating means 35 subtracts the total sequential correction amount SMs from the cumulative error amount Me indicating the deviation amount between the actual processing shape and the desired processing shape, and takes into account the sequential correction amount. I have to.
[0058]
As described above, the present invention has been described using the NC machine tool 11 shown in FIG. 1 as an example. The method is merely an example of a method for eliminating or reducing a generated step and a deviation between the actual processed shape and the desired processed shape, and the present invention is not limited to the above embodiment.
[0059]
For example, in the procedure of steps S1 to S19, the processing has been described as being interrupted for the exchange of the tool T. However, in order to machine two different areas of the workpiece W with the same tool T, the first area is used. It is also possible to apply the above-described procedure when the first region is processed again after the second region is processed after the second region is processed. In this case, the spindle 15 and the table 17 are moved by the difference between the wear amount Mt of the tool T during the first processing of the first area and the wear amount Mt of the tool T during the processing of the second area. By shifting the relative position to the direction of approaching, it is possible to avoid the occurrence of a step in the actual machining shape.
[0060]
In steps S5 and 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 and the same tool is used. It is also possible to determine the total wear amount of the tool generated during a series of machining, and send the obtained total wear amount to the wear amount accumulation calculating means 35. Also in this case, since the wear amount of the tool T is taken into consideration, it is possible to at least reduce the step in the actual machining shape that occurs before and after the tool change or the like, as compared with the case where the wear amount is not taken into account.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the amount of tool wear during machining is estimated or calculated, and when machining is interrupted / resumed for tool exchange or during machining or during machining, the tool length caused by tool wear is reduced. The change can be offset by changing the relative position between the main shaft and the table, and the step that occurs in the actual machining shape when the machining is interrupted / restarted, 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 processed shape with little deviation from a desired processed shape or a smooth processed 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 performed in the NC machine tool shown in FIG. 1, which does not cause a step in an actual machining shape.
FIG. 3 is a flowchart showing a continuation of the procedure of the processing method of FIG. 2;
FIG. 4 is a flowchart showing a machining method for obtaining an actual machined shape without deviation from a desired machined shape performed in the NC machine tool shown in FIG. 1;
FIG. 5 is a diagram showing a step generated in an actual machining shape at the time of tool exchange in a conventional technique.
[Explanation of symbols]
11 NC machine tools
15 ... Spindle
17 ... Table
19… NC equipment
19c ... Position command generating means
27 ... Tool edge position calculation means
31 ... Tool wear amount detecting means
32: wear coefficient correction means
33 ... Tool wear amount estimation means
34 ... Blade position correction means
35: wear amount accumulation calculating means
37 ... Blade position control means
T… Tool
W… Work

Claims (12)

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加工方法において、
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ワークの加工を行うステップと、
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ステップと、
検出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前記ワークの加工を行うステップと、
を含むことを特徴とした加工方法。In a processing method of processing the work by relatively moving a tool and a work,
Generating a position command based on a preset NC processing program, and processing the workpiece according to the generated position command;
Detecting a wear amount of the tool when the machining of the workpiece is interrupted,
Based on the detected wear amount of the tool, performing the machining of the work by matching the cutting edge position of the tool when the machining of the work is interrupted and the cutting edge position of the tool when resuming the machining of the work,
A processing method characterized by including: 前記ワークの加工を中断するたびに検出した工具の摩耗量を累積するステップをさらに含み、
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前記ワークの加工を行うステップは、前記累積した工具の摩耗量に基づいて行う請求項１に記載の加工方法。The method further includes accumulating a detected wear amount of the tool each time the machining of the workpiece is interrupted,
The step of performing the work of the work by matching the cutting edge position of the tool when the processing of the work is interrupted with the cutting edge position of the tool when the processing of the work is resumed, based on the accumulated wear amount of the tool. The processing method according to claim 1, which is performed. 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加工方法において、
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ワークの加工を行うステップと、
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ステップと、
前記ワークの加工中の工具の摩耗量を逐次推定するステップと、
前記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ステップと、
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ステップと、
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前記ワークの加工を行うステップと
を含むことを特徴とした加工方法。In a processing method of processing the work by relatively moving a tool and a work,
Generating a position command based on a preset NC processing program, and processing the workpiece according to the generated position command;
Detecting a wear amount of the tool when the machining of the workpiece is interrupted,
Sequentially estimating the amount of wear of the tool during machining of the workpiece,
Sequentially correcting the cutting edge position of the tool so as to compensate for the estimated wear amount of the tool,
Accumulating the difference between the detected tool wear and the estimated tool wear,
Based on the accumulated wear amount of the tool, performing the processing of the work by matching the cutting edge position of the tool when processing of the work is interrupted with the cutting edge position of the tool when restarting the processing of the work; A processing method characterized by including: 前記工具の摩耗量を検出するステップは、工具の刃先位置を測定し、工具の摩耗量を演算する請求項１から３のいずれか１項に記載の加工方法。4. The method according to claim 1, wherein the step of detecting the wear amount of the tool includes measuring a position of a cutting edge of the tool and calculating a wear amount of the tool. 5. 前記工具の摩耗量を推定するステップは、切削長さと、予め決められた単位切削長さ当りの摩耗量とから工具の摩耗量を推定する請求項３に記載の加工方法。4. The machining method according to claim 3, wherein in the step of estimating the wear amount of the tool, the wear amount of the tool is estimated from a cutting length and a predetermined wear amount per unit cutting length. 前記工具の摩耗量を推定するステップは、切削条件及び／又は加工負荷から工具の摩耗量を推定する請求項３に記載の加工方法。The machining method according to claim 3, wherein the step of estimating the wear amount of the tool estimates the wear amount of the tool from cutting conditions and / or machining load. 前記工具の摩耗量を推定するステップは、切削長さ、及び予め決められた単位切削長さ当りの摩耗量、並びに切削条件及び／又は加工負荷から工具の摩耗量を推定する請求項３に記載の加工方法。4. The tool according to claim 3, wherein the step of estimating the wear amount of the tool estimates the wear amount of the tool from a cutting length, a predetermined wear amount per unit cutting length, and cutting conditions and / or machining load. Processing method. 前記工具の摩耗量を推定するステップは、工具の刃先位置を測定し演算して求めた工具の摩耗量と前記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単位切削長さ当りの摩耗量を逐次補正する請求項４から７のいずれか１項に記載の加工方法。The step of estimating the wear amount of the tool is performed by comparing the tool wear amount obtained by measuring and calculating the cutting edge position of the tool with the estimated tool wear amount, and a unit used for the estimation so that the two agree. The processing method according to any one of claims 4 to 7, wherein the wear amount per cutting length is sequentially corrected. 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、
前記工具摩耗量検出手段で検出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、
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 a machine tool that processes the work by relatively moving a tool and a work,
Position command generation means for generating a position command based on a preset NC machining program, and instructing to relatively move the tool and the work according to the generated position command;
Tool wear amount detection means for detecting the wear amount of the tool when the machining of the workpiece is interrupted,
Based on the wear amount of the tool detected by the tool wear amount detection means, the cutting edge position for matching the cutting edge position of the tool when machining of the work is interrupted and the cutting edge position of the tool when resuming machining of the work. Control means;
A machine tool having a tool wear compensation function, comprising: 前記ワークの加工を中断するたびに前記工具摩耗量検出手段で検出した工具の摩耗量を累積する摩耗量累積演算手段をさらに具備し、
前記刃先位置制御手段は、前記摩耗量累積演算手段で演算した前記工具の累積摩耗量に基づいて、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前記ワークを加工する請求項９に記載の工具摩耗補正機能を備えた工作機械。Each time the machining of the workpiece is interrupted, the apparatus further includes a wear amount accumulation calculating unit that accumulates a wear amount of the tool detected by the tool wear amount detection unit,
The cutting edge position control means, based on the cumulative wear amount of the tool calculated by the wear amount accumulation calculating means, the cutting edge position of the tool when the processing of the work is interrupted, and the tool when restarting the processing of the work The machine tool provided with a tool wear compensation function according to claim 9, wherein the workpiece is machined by matching the position of the cutting edge. 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、
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 a machine tool that processes the work by relatively moving a tool and a work,
Position command generating means for generating a position command based on a preset NC machining program, and instructing to relatively move the tool and the work according to the generated position command;
Tool wear amount detection means for detecting the wear amount of the tool when the machining of the workpiece is interrupted,
Tool wear amount estimating means for sequentially estimating the wear amount of the tool during the processing of the workpiece,
Cutting edge position correcting means for sequentially correcting the cutting edge position of the tool so as to compensate for the wear amount of the tool estimated by the tool wear amount estimating means,
Wear amount accumulation calculating means for accumulating a difference between the detected tool wear amount and the estimated tool wear amount,
Cutting edge position control means for matching the cutting edge position of the tool when processing of the work is interrupted based on the accumulated wear amount of the tool with the cutting edge position of the tool when restarting the processing of the work,
A machine tool having a tool wear compensation function, comprising: 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を更に具備する請求項１１に記載の工具摩耗補正機能を備えた工作機械。The wear amount of the tool detected by the tool wear amount detecting means is compared with the wear amount of the tool estimated by the tool wear amount estimating means, and the wear amount per unit cutting length used for the estimation is determined so that the two agree. The machine tool having a tool wear correction function according to claim 11, further comprising a wear coefficient correction means for sequentially correcting the wear coefficient.

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