JP2016038674A - 工作機械の補正値演算方法及び補正値演算プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】並進軸の補正値を効率的に演算する工作機械の補正値演算方法、補正値演算プログラムを提供する。
【解決手段】幾何学的な誤差による工作物に対する工具の位置誤差あるいは位置誤差及び工具の姿勢誤差を補正する並進軸の補正値を演算する工作機械の補正値演算方法であって、旋削加工を行うときに、旋削加工用補正基準点の座標値を、並進軸の指令位置に代入する第１の座標値代入ステップＳ３と、ミーリング加工を行うときに、ミーリング加工用補正基準点の座標値を、並進軸の指令位置に代入する第２の座標値代入ステップＳ６と、旋削加工用補正基準点の座標値を代入した並進軸の指令位置あるいはミーリング加工用補正基準点の座標値を代入した並進軸の指令位置と、回転軸の指令位置と、幾何パラメータと、に基づいて、補正値を演算する補正値演算ステップＳ４と、を実行する。
【選択図】図４

Description

この発明は、工具を装着する主軸と、工作物を保持するテーブルとが、２軸以上の並進軸と１軸以上の回転軸とによって相対移動して、工具により、回転する工作物に対して旋削加工を行うことあるいは回転する工具により工作物に対してミーリング加工を行うことを可能とした工作機械において、幾何学的な誤差による前記工作物に対する前記工具の位置の誤差や該工具の姿勢の誤差を補正する前記並進軸の補正値を演算する工作機械の補正値演算方法、この補正値演算方法をコンピュータに実行させる補正値演算プログラムに関する。

図１は、当該工作機械の一例であり、３つの並進軸と２つの回転軸を有する複合加工旋盤の模式図である。主軸頭２は、コラム５に設けられた互いに直交する並進軸であるＸ軸・Ｙ軸・Ｚ軸によって、ベッド１に対して並進３自由度の運動が可能である。加えて主軸頭２は、刃物台４に内蔵された回転軸であるＢ軸によって、回転１自由度の運動が可能である。

また主軸部３は、ベッド１に固定された主軸台に備えられて、回転軸であるＣ軸回りで回転可能である。この主軸部３には工作物（図示せず。）が取り付け可能とされている。各軸（Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸・Ｂ軸・Ｃ軸）は数値制御装置により制御されるサーボモータ（図示せず。）により駆動され、工作物を主軸部３に固定し、主軸頭２に工具（ドリル等）を装着して回転させ、工作物と工具との相対位置を制御しながら、回転する工具により工作物に対してミーリング加工を行う。このミーリング加工以外にも、主軸頭２にバイト工具を固定して、工作物と工具との相対位置を制御しながら、バイト工具により、Ｃ軸回りで回転する工作物に対して旋削加工を行うことができる。

上記の複合加工旋盤の運動精度に影響を及ぼす要因として、例えば、回転軸の中心位置の誤差（想定されている位置からのズレ）や回転軸の傾き誤差（軸間の直角度や平行度）等の各軸間の幾何学的な誤差（幾何誤差）がある。幾何誤差が存在すると複合加工旋盤としての運動精度が悪化し、工作物の加工精度が悪化する。そのため、調整により幾何誤差を小さくする必要があるが、ゼロにすることは困難であり、幾何誤差を補正する制御を行うことで高精度な旋削加工やミーリング加工を行うことができる。

幾何誤差を補正する手段として、特許文献１，２に記載されるような方法が提案されている。特許文献１に記載の方法では、工作機械の幾何誤差を考慮して工具先端点の位置を各並進軸の位置に変換し、それらを指令位置とすることで幾何誤差による工具先端点の位置誤差を補正することができる。特許文献２に記載の方法では、回転軸の指令値と並進軸の指令値と幾何誤差とを基にして算出した並進軸の補正値を、該並進軸の指令値に加算することで、並進軸を制御するための指令値を算出できる。ところが特許文献１，２に記載の方法では、回転軸の傾き誤差を補正する場合、並進軸の動作に伴って並進軸が補正指令されるため、並進軸を１軸だけ動作させても他の並進軸が微小動作する。例えば、図２に示すようにＺ軸とＣ軸との平行度誤差が存在する場合に、Ｚ軸のみを動作させても、Ｘ軸が微小動作する。

このような動作は、平面加工（旋削加工）や穴開け加工（ミーリング加工）等の加工精度に悪影響を与える場合がある。例えば、図１の複合加工旋盤において、図２に示すように、幾何誤差によってＣ軸がＺ軸に対して角度βだけ傾いている場合、Ｚ軸の動作によりＸ軸の補正量が変化する。この状態で、図２中の太線点線矢印方向を送り方向としてバイト工具２１にて工作物２０の外周を旋削加工すると、Ｘ軸の補正によりバイト工具２１の先端点は、Ｚ軸に対して角度βだけ傾いた直線と平行に移動する。Ｚ軸がスベリ案内の場合、上述のような微小動作をさせると、軸が動いたり動かなかったりする、いわゆる「ため送り」が発生し、工作物２０の加工面にくぼみができる等、加工面性状を低下させてしまう。また、工作物２０にドリルによる穴開け加工を行う場合、ドリルの軸方向であるＺ軸に対して角度βだけ傾いた方向にＺ軸が送られることになるため、穴径異常が発生し、ドリルの寿命低下も招くという不都合があった。

これを防止する手段として、特許文献３に記載されるような方法が提案されている。特許文献３に記載の方法では、並進軸の指令値の代わりに、並進軸の指令位置空間内において予め指定した１つの点である補正基準点の座標値を使用して並進軸の補正値を算出し、この補正値を並進軸の指令値に加算して指令位置とすることで幾何誤差による工具先端点の位置誤差を補正することができる。特許文献３に記載の方法では、回転軸の動作の場合に並進軸の補正値を変化させるものの、並進軸の動作の場合に並進軸の補正値を変化させないため、並進軸の微小動作が行われないようにして、工作物の加工精度を向上させている。

特開２００４−２７２８８７号公報 特開２０１２−２２０９９９号公報 特開２０１２−２２１００１号公報

しかしながら、上記の複合加工旋盤では、特許文献３に記載の方法により並進軸の補正値を演算して工作物２０に旋削加工を行う場合には、補正基準点を主軸部３の中心軸線上に指定する一方で、前記補正値を演算して工作物２０にミーリング加工を行う場合には、旋削加工を行う場合とは異なり、補正基準点を、ドリル等の工具によって工作物を加工する加工点に近い位置に指定することが望ましい。例えば、図７に示すように、Ｂ軸の角度を補正しないで（Ｂ軸の補正値Δｂ＝０）、ドリル２２を用いて工作物２０の端面に穴開け加工を行う際には、補正基準点を各穴加工位置の中心に指定する。このため、前記補正値を演算するためには、各加工（旋削加工、ミーリング加工）毎に並進軸の指令位置空間内の互いに異なる位置において補正基準点を指定しなければならないという不都合があった。また、工作物２０にミーリング加工を行う場合、補正基準点を用いた補正を行わない場合もある。例えば後述する図６に示すように、Ｂ軸の角度を補正してドリル２２を用いて工作物２０の端面に穴開け加工を行う際には、補正基準点を前記加工点に近い位置に指定しなくても、特許文献２に開示された方法を用いることにより、回転軸の傾き誤差の補正と並進軸の補正指令とを行って、工作物２０への穴開け加工を行っていた。このため、Ｚ軸がＣ軸に対して傾いているか否かを見極めたうえで、ミーリング加工の際の補正基準点を指定するか否かを判断する必要もあった。このようなことから、各加工において並進軸の補正値を効率的に演算できるとは言い難かった。

この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、旋削加工とミーリング加工との双方での工作物の加工精度を向上させる並進軸の補正値を効率的に演算する工作機械の補正値演算方法、この補正値演算方法をコンピュータに実行させる補正値演算プログラムを提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る工作機械の補正値演算方法は、工具を装着する主軸と、工作物を保持するテーブルとが、２軸以上の並進軸と１軸以上の回転軸とによって相対移動して、前記工具により前記回転軸回りで回転する前記工作物に対して旋削加工を行うことあるいは回転する前記工具により前記工作物に対してミーリング加工を行うことを可能とした工作機械において、幾何学的な誤差による前記工作物に対する前記工具の位置の誤差あるいは該位置の誤差及び前記工具の姿勢の誤差を補正する前記並進軸の補正値を演算する工作機械の補正値演算方法であって、前記旋削加工と前記ミーリング加工とのうちのいずれかを行うかを判定する判定ステップと、前記判定ステップによって前記旋削加工を行うことを判定したときに、前記並進軸の指令位置空間内において予め指定した１つの点である旋削加工用補正基準点の座標値を、前記並進軸の指令位置に代入する第１の座標値代入ステップと、前記判定ステップによって前記ミーリング加工を行うことを判定したときに、前記指令位置空間内において予め指定した１つの点であるミーリング加工用補正基準点の座標値を、前記並進軸の指令位置に代入する第２の座標値代入ステップと、前記第１の座標値代入ステップによって前記旋削加工用補正基準点の座標値を代入した前記並進軸の指令位置あるいは前記第２の座標値代入ステップによって前記ミーリング加工用補正基準点の座標値を代入した前記並進軸の指令位置と、前記回転軸の指令位置と、前記幾何学的な誤差を表す幾何パラメータと、に基づいて、前記補正値を演算する補正値演算ステップと、を実行することを特徴とする。

請求項２の発明に係る工作機械の補正値演算プログラムは、請求項１に記載の工作機械の補正値演算方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１の発明に係る工作機械の補正値演算方法及び請求項２の発明に係る工作機械の補正値演算プログラムによれば、判定ステップによって旋削加工を行うことを判定したときには、補正値演算ステップによって、旋削加工用補正基準点の座標値を代入した並進軸の指令位置を用い、幾何学的な誤差による工作物に対する工具の位置の誤差あるいは該位置の誤差及び前記工具の姿勢の誤差を補正する並進軸の補正値を演算できる。これに加えて、判定ステップによってミーリング加工を行うことを判定したときには、補正値演算ステップによって、ミーリング加工用補正基準点の座標値を代入した並進軸の指令位置を用い、前記並進軸の補正値を演算できる。これにより、各加工（旋削加工、ミーリング加工）に応じて自動で前記補正値を演算できるため、この補正値を効率的に演算することが可能になる。
また、旋削加工の際に、補正値算出ステップによって演算した並進軸の補正値を該並進軸の指令位置に加算して該並進軸の指令位置を更新し、更新した指令位置に基づいて、工作物に対する工具の相対位置を制御すれば、特許文献３に開示された方法と同様に、並進軸を前記更新した指令位置によって動作させた場合でも、並進軸の補正値は変化せず、回転軸の指令位置によって回転軸を移動させた場合には、並進軸の補正値が変化する。これにより、並進軸を動作させた場合でも、並進軸は微小動作しないため、旋削加工の際に、この微小動作に起因する工作物の加工面性状の低下を防止できる。
さらに、ミーリング加工の際に、補正値算出ステップによって演算した並進軸の補正値を該並進軸の指令位置に加算して該並進軸の指令位置を更新し、更新した指令位置に基づいて、工作物に対する工具の相対位置を制御すれば、ミーリング加工用補正基準点付近において、幾何誤差を十分な精度で補正して、工作物の所定の位置にミーリング加工ができる。一方、並進軸の補正値を用いた並進軸の指令位置の更新を行わなくても、特許文献２に開示された方法により、回転軸が補正値に基づいて動作すると共に、並進軸も補正指令されるため、工具によって工作物の所定の位置に精度良くミーリング加工ができる。したがって、ミーリング加工の際には、前記更新した指令位置に基づいて工作物に対する工具の相対位置を制御する場合と、指令位置の更新を行わずに並進軸を補正指令する場合との双方で、精度良くミーリング加工ができる。

本発明の実施形態の複合加工旋盤の模式図である。 従来の制御方法で複合加工旋盤によって工作物に旋削加工を行う状態を説明する図である。 実施形態の制御方法を行う数値制御装置のブロック線図である。 指令値座標系での並進軸の補正値を演算する処理のフローチャートである。 実施形態の制御方法で複合加工旋盤によって工作物に旋削加工を行う状態を説明する図である。 実施形態の制御方法で制御可能な複合加工旋盤によって工作物にミーリング加工を行う状態を説明する図である。 従来の制御方法で複合加工旋盤によって工作物にミーリング加工を行う状態を説明する図である。

本発明の実施形態を図１ないし図６を参照しつつ説明する。以下では、実施形態として本発明を図１に示す複合加工旋盤に適用した例を説明する。複合加工旋盤の制御は制御プログラムを実行するコンピュータにより行われるが、そのコンピュータとは、複合加工旋盤の数値制御装置であっても良いし、これと接続された独立の制御装置であっても良いし、これらの組合せであっても良い。なお、本発明を、当該複合加工旋盤に適用した例に限定せず、例えば４軸以下や６軸以上の工作機械に適用しても良いし、回転軸により主軸部３が回転２自由度を持つ複合加工旋盤や、回転軸により主軸頭２が回転２自由度を持つ複合加工旋盤に適用してもよい。また、本発明を適用する工作機械は、マシニングセンタや研削盤等であってもよい。さらに、本発明を、工作機械に限らず、産業機械や産業用ロボットに適用してもよい。

図３には本実施形態の制御を行うための数値制御装置の一例を示した。この数値制御装置は、指令値生成手段１１と、補正値演算手段１２と、サーボ指令値変換手段１３とを備えている。指令値生成手段１１は、工作物２０に加工を行う際に工具を該加工を行う位置に移動させる指令として各軸の指令座標値が記述された加工プログラムＧが入力されると、図１に示す複合加工旋盤の各軸（Ｂ軸・Ｃ軸・Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸）の指令値を生成する。この指令値は、補正値演算手段１２及びサーボ指令値変換手段１３に送られる。補正値演算手段１２は、指令値生成手段１１で生成された指令値を基に各軸の補正値を演算する。この補正値はサーボ指令値変換手段１３に送られる。前記指令値及び前記補正値を受けたサーボ指令値変換手段１３は、前記各軸のサーボ指令値を演算して各軸のサーボアンプ１４ａ〜１４ｅへ送る。各軸のサーボアンプ１４ａ〜１４ｅはそれぞれサーボモータ１５ａ〜１５ｅを駆動し、工作物２０（図５及び図６参照。）に対する工具の相対位置および姿勢を制御する。

本実施形態では幾何誤差を、隣り合う軸間の相対並進誤差３成分及び相対回転誤差３成分の合計６成分（δｘ，δｙ，δｚ，α，β，γ）であると定義する。本実施形態の複合加工旋盤では、工作物２０から主軸頭２に装着する工具２１，２２（図５及び図６参照。）への軸構成が、Ｃ軸−Ｚ軸−Ｙ軸−Ｘ軸−Ｂ軸となっている。この軸構成では、冗長の関係にある幾何誤差を除くと１３個の幾何誤差が存在する。１３個の幾何誤差は、軸構成において工具２１，２２から工作物２０に向けた順番を添え字として、δｘ_１、δｚ_１、α_１、β_１、α_２、γ_２、α_３、β_４、γ_４、δｘ_５、δｙ_５、α_５、β_５のように表される。これらの幾何誤差は、順に、それぞれ、Ｂ軸中心位置Ｘ方向誤差、Ｂ軸中心位置Ｚ方向誤差、主軸頭２−Ｂ軸間直角度、Ｂ軸原点誤差、Ｂ−Ｚ軸間直角度、Ｂ−Ｘ軸間直角度、Ｚ−Ｘ軸間直角度、Ｘ−Ｙ軸間直角度、Ｙ−Ｚ軸間直角度、Ｃ軸中心位置Ｘ方向誤差、Ｃ軸中心位置Ｙ方向誤差、Ｃ−Ｙ軸間直角度、Ｃ−Ｘ軸間直角度を意味する。この１３個の幾何誤差は、実測によって予め求めておき、補正値演算手段１２の記憶手段に記憶されている。なお、δｘ，δｙ，δｚ，α，β，γは、本発明の幾何パラメータの一例である。

続いて、図３に示した数値制御装置によって実行される並進軸の補正値の演算方法を図４を用いて説明する。この数値制御装置は、補正値演算手段１２の記憶手段に記憶された補正値演算プログラムにより、上述の幾何誤差を考慮して並進軸（Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸）の補正値を演算可能としている。

図４中のステップＳ１では、補正値演算手段１２が工作物２０（図５参照。）に旋削加工を行うか否かを判定する。ステップＳ１では、一例として、指令値生成手段１１が、加工プログラムＧを取得した後に、この加工プログラムＧ内の指令値に応じた信号を補正値演算手段１２に送信する。そして補正値演算手段１２は、受信した信号に基づいて、工作物２０に旋削加工を行うか、あるいは工作物２０にミーリング加工を行うかを判定する。旋削加工の一例としては、図５に示すように、主軸頭２に装着したバイト工具２１により、主軸部３に取り付けてＣ軸回りで回転する工作物２０の外周に平面加工を行う。一方、ミーリング加工の一例としては、図６に示すように、主軸頭２に装着して回転するドリル２２により、主軸部３に固定した工作物２０に穴開け加工を行う。なお、ステップＳ１は本発明の判定ステップの一例である。また、主軸部３は本発明のテーブルの一例である。

ステップＳ１において、工作物２０に旋削加工を行うと判定した場合には、補正値演算手段１２が、ステップＳ２において旋削加工用補正基準点を使用するか否かを判定する。本実施形態では、数値制御装置に設けられて操作者が操作可能な操作部によって、旋削加工用補正基準点を使用するか否かが設定可能とされている。この旋削加工用補正基準点とは、並進軸（Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸）と同じ座標系（指令値座標系）に属する任意の点であり、その座標値は、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の指令値の範囲内の値とし、予め設定して数値制御装の記憶手段に記憶された値や、前記指令値を生成するための加工プログラムＧ等に記述した値を用いる。本実施形態では、旋削加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｔ，ｙ_Ｔ，ｚ_Ｔ）を、幾何誤差がない場合の指令値座標系での主軸部３の中心軸線上の座標値とした。

ステップＳ２において、旋削加工用補正基準点を使用すると判定した場合には、補正値演算手段１２が、ステップＳ３において、並進軸の指令位置に旋削加工用補正基準点の座標値を代入する。本実施形態では、補正値演算手段１２が、指令値生成手段１１から送られた並進軸の指令値（ｘ，ｙ，ｚ）に、旋削加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｔ，ｙ_Ｔ，ｚ_Ｔ）を代入する。なお、ステップＳ３は本発明の第１の座標値代入ステップの一例である。

ステップＳ３の後には、補正値演算手段１２が、ステップＳ４において以下に説明するように旋削加工の際の指令値座標系での並進軸の補正値を演算する。主軸頭２にある工具座標系上の工具先端点ベクトルＰ_Ｔを、主軸部３にある工作物座標系に変換する場合には、工具２０の長さベクトルをｔ（ｔ_Ｘ，ｔ_Ｙ，ｔ_Ｚ）、ｃをＣ軸の指令位置、ｂをＢ軸の指令位置、ｘをＸ軸の指令位置、ｙをＹ軸の指令位置、ｚ軸をＺ軸の指令位置とすると、各軸の変換行列は［数１］のようになる。この工具先端点ベクトルＰ_Ｔと、各軸の変換行列Ｍ_５、Ｍ_１、Ｍ_２、Ｍ_３、Ｍ_４、とを用いて同次座標変換を行うことにより、幾何誤差がない場合の工作物座標系での工具先端点ベクトルＰ_Ｉを演算する。この工具先端点ベクトルＰ_Ｉを演算する際には、［数１］中の各指令値ｘ，ｙ，ｚに旋削加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｔ，ｙ_Ｔ，ｚ_Ｔ）がそれぞれ代入されている。

さらにステップＳ４では、補正値演算手段１２の記憶手段に記憶されている各幾何誤差の並進誤差δｘ，δｙ，δｚや回転誤差α，β，γを用いた［数２］のマトリックスε_ｊを、幾何誤差による変換行列とする。補正値演算手段１２は、このマトリックスε_ｊとマトリックスξ_１，ξ_２とを［数１］の各軸間に配置した［数２］を用いることにより、幾何誤差がある場合の工具座標系から幾何誤差がある場合の工作物座標系への同次座標変換を行う。これにより、幾何誤差がある場合の工作物座標系での工具先端点ベクトルＰ_Ｒを演算する。なお、［数２］は幾何誤差が微小であるとしてそれらの積を零とみなした近似式である。また、Δｂ、ΔｃはそれぞれＢ軸、Ｃ軸の補正値であり、［数３］で求める。このΔｂ、Δｃにより、工作物２０に対する工具２１の姿勢誤差の一部を補正することができる。また、Δｂ、Δｃを零とすることで、前記姿勢誤差の一部を補正しないようにすることもできる。

続いてステップＳ４では、補正値演算手段１２が、［数４］を用いることにより、工作物座標系での工具先端点の位置誤差ΔＰ_ｗ＝（δｘ，δｙ，δｚ）を演算する。本実施形態では、［数４］を用いることにより、［数２］によって演算した工具先端点ベクトルＰ_Ｒと［数１］によって演算した工具先端点ベクトルＰ_Ｉとの差分から、工作物座標系での工具先端点の位置誤差ΔＰ_ｗを演算する。

その後ステップＳ４では、補正値演算手段１２が、［数５］を用いることにより、指令値座標系での並進軸の指令値の誤差ΔＰ_０を演算する。本実施形態の軸構成（Ｃ軸−Ｚ軸−Ｙ軸−Ｘ軸−Ｂ軸）では、工作物２０側の最初の回転軸であるＣ軸と並進軸であるＺ軸との間に指令値座標系がある。このステップＳ４では、［数５］を用いることにより、前記工作物座標系から指令値座標系への同次座標変換を行う。これにより、指令値座標系での並進軸の指令値の誤差ΔＰ_０を演算する。

さらに続けてステップＳ４では、補正値演算手段１２が、［数６］を用いることにより、指令値座標系での並進軸の補正値ΔＰ＝（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を演算する。本実施形態では、［数６］を用いることにより、指令値座標系での並進軸の指令値の誤差ΔＰ_０の逆符号の値を該並進軸の補正値ΔＰとして演算する。以上により、ステップＳ４が終了する。なお、ステップＳ４は本発明の補正値演算ステップの一例である。

工作物２０に旋削加工を行う際には、幾何誤差による工具先端点の位置誤差を補正する（打ち消す）ために、ステップＳ４によって演算した各並進軸（Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸）の補正値ΔＰを該各並進軸の指令値（ｘ，ｙ，ｚ）に加算して、各並進軸の指令値を更新する。そして前記旋削加工の際には、更新した各並進軸の指令値に基づいて、工作物２０に対するバイト工具２１（図５参照。）の相対位置が制御される。このような制御を行うと、図５に示すように、バイト工具２１の先端点を、送り方向（図５中の太線点線矢印方向）において、Ｚ軸と平行な直線上に位置決めできる。よって、図２に示した従来例とは異なり、バイト工具２１がＸ軸方向に微小動作することがなく、工作物２０の加工面にくぼみ等が発生することを防止できる。

また上記のステップＳ２において、旋削加工用補正基準点を使用しないと判定した場合には、補正値演算手段１２が、ステップＳ４において、上記の［数１］中の各指令値ｘ，ｙ，ｚに旋削加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｔ，ｙ_Ｔ，ｚ_Ｔ）を代入することなく、この［数１］を用いることにより、幾何誤差がない場合の工作物座標系での工具先端点ベクトルＰ_Ｉを演算する。その後は、上述した［数１］中の各指令値ｘ，ｙ，ｚに旋削加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｔ，ｙ_Ｔ，ｚ_Ｔ）がそれぞれ代入された場合のステップＳ４と同様の方法により、指令値座標系での並進軸の補正値ΔＰを演算する。

図４中のステップＳ１において、工作物２０にミーリング加工を行うと判定した場合には、補正値演算手段１２が、ステップＳ５においてミーリング加工用補正基準点を使用するか否かを判定する。本実施形態では、上述のステップＳ２において旋削加工用補正基準点を使用するか否かを設定する場合の説明と同様にして、ミーリング加工用補正基準点を使用するか否かが設定可能とされている。このミーリング加工用補正基準点とは、旋削加工用補正基準点と同様な任意の点であり、旋削加工用補正基準点と同様な座標値とされている。本実施形態では、ミーリング加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｍ，ｙ_Ｍ，ｚ_Ｍ）を、幾何誤差がない場合の指令値座標系において、ドリル２２（図７参照。）による工作物２０に対する穴加工位置とドリル２２の中心軸線とが一致する点の座標値とした。

ステップＳ５において、ミーリング加工用補正基準点を使用すると判定した場合には、補正値演算手段１２が、ステップＳ６において、並進軸の指令位置にミーリング加工用補正基準点の座標値を代入する。本実施形態では、補正値演算手段１２が、指令値生成手段１１から送られた並進軸の指令値（ｘ，ｙ，ｚ）に、ミーリング加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｍ，ｙ_Ｍ，ｚ_Ｍ）を代入する。なお、ステップＳ６は本発明の第２の座標値代入ステップの一例である。

ステップＳ６の後には、補正値演算手段１２が、ステップＳ４において以下に説明するようにミーリング加工の際の指令値座標系での並進軸の補正値を演算する。ステップＳ４では、上記の［数１］中の各指令値にミーリング加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｍ，ｙ_Ｍ，ｚ_Ｍ）をそれぞれ代入した当該［数１］を用いることにより、幾何誤差がない場合の工作物座標系での工具先端点ベクトルＰ_Ｉを演算する。その後は、上述した［数１］中の各指令値ｘ，ｙ，ｚに旋削加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｔ，ｙ_Ｔ，ｚ_Ｔ）がそれぞれ代入された場合のステップＳ４と同様の方法により、指令値座標系での並進軸の補正値ΔＰを演算する。

工作物２０にミーリング加工を行う際には、幾何誤差による工具先端点の位置誤差ΔＰ_ｗを補正する（打ち消す）ために、ステップＳ４によって演算した各並進軸（Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸）の補正値ΔＰを該各並進軸の指令値（ｘ，ｙ，ｚ）に加算して、各並進軸の指令値を更新する。そして前記ミーリング加工の際には、更新した各並進軸の指令値に基づいて、工作物２０に対するドリル２２の相対位置が制御される。このような制御を行うと、ドリル２２の先端点を、工作物２０の穴加工位置とドリル２２の中心軸線とが一致する点に位置決めできる。これにより、ドリル２２で工作物２０に穴開け加工を行うときには、穴開け加工位置とドリル２２の中心軸線との間にズレが生じない。この位置決め状態からドリル２２を工作物２０に向けて進出させると、工作物２０の所定の位置に穴開け加工を行うことが可能になる。ただし図６に示すようにドリル２２にて工作物２０に穴開け加工を行う場合には、ステップＳ４によって演算した補正値ΔＰを用いた各並進軸の指令値の更新を行わない。なぜなら、各並進軸の更新を行わなくても、上記の特許文献２に開示された方法により、回転軸であるＢ軸の補正値に基づいてＢ軸が動作すると共に、並進軸であるＸ軸も補正指令されるため、ドリル２２によって工作物２０の所定の位置に精度良く穴開け加工できるからである。

また上記のステップＳ５において、ミーリング加工用補正基準点を使用しないと判定した場合には、補正値演算手段１２が、上記の［数１］中の各指令値ｘ，ｙ，ｚにミーリング加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｍ，ｙ_Ｍ，ｚ_Ｍ）を代入することなく、この［数１］を用いることにより、幾何誤差がない場合の工作物座標系での工具先端点ベクトルＰ_Ｉを演算する。その後は、上述した［数１］中の各指令値ｘ，ｙ，ｚにミーリング加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｍ，ｙ_Ｍ，ｚ_Ｍ）がそれぞれ代入された場合のステップＳ４と同様の方法により、指令値座標系での並進軸の補正値ΔＰを演算する。

本実施形態の旋削加工とミーリング加工との双方では、上記の特許文献３に開示された方法と同様に、並進軸を指令値（ｘ，ｙ，ｚ）によって動作させた場合でも、並進軸の補正値ΔＰは変化せず、回転軸の指令値ｃ，ｂによって回転軸を動作させた場合には、並進軸の補正値ΔＰが変化する。これにより、並進軸を動作させた場合でも、各並進軸は微小動作しない。よって、図５に示した平面加工の際に、この微小動作に起因する工作物２０の加工面でのくぼみ等の発生が防止される。さらに、工作物２０への穴開け加工の際にも、ミーリング加工用補正基準点付近において、幾何誤差を十分な精度で補正して、工作物２０の所定の位置に穴開け加工ができる。ただし図６に示したように、幾何誤差によってＣ軸がＺ軸に対して傾いた状態のままで、図６中の太線点線矢印方向を送り方向としてドリル２２にて工作物２０に穴開け加工を行う場合には、ステップＳ４によって演算した補正値ΔＰを用いた各並進軸の指令値の更新を行わない。このようにしても、回転軸（Ｂ軸）の補正値に基づいてＢ軸が動作すると共に、並進軸（Ｘ軸）も補正指令されるため、ドリル２２によって工作物２０の所定の位置に精度良く穴開け加工できるからである。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態の複合加工旋盤の補正値演算方法及び補正値演算プログラムでは、補正値演算手段１２が、ステップＳ１において旋削加工を行うと判定すると、ステップＳ４によって、旋削加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｔ，ｙ_Ｔ，ｚ_Ｔ）を代入した並進軸の指令値を用い、幾何誤差による工具先端点の位置誤差ΔＰ_ｗを補正する並進軸の補正値ΔＰを演算できる。これに加えて、ステップＳ１においてミーリング加工を行うと判定すると、ステップＳ４によって、ミーリング加工用補正基準点の座標値（ｘ_Ｍ，ｙ_Ｍ，ｚ_Ｍ）を代入した並進軸の指令値を用い、前記補正値ΔＰを演算できる。これにより、各加工（旋削加工、ミーリング加工）に応じて自動で前記補正値ΔＰを演算できるため、この補正値ΔＰを効率的に演算することが可能になる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。上述した実施形態では、［数６］を用いて並進軸の補正値ΔＰを演算したが、［数６］に代えて、この［数６］からＣ軸の指令位置ｃ及びＣ軸の補正値Δｃに関係する要素を除いた［数７］を用いることにより、並進軸の補正値ΔＰを演算してもよい。例えば図５に示した旋削加工ではＣ軸が高速回転するため、これに伴って並進軸の補正値ΔＰが変化すると並進軸が振動することになり望ましくない。しかし、Ｃ軸の指令位置ｃ及びＣ軸の補正値Δｃに関係する要素を除いた［数７］を用いて並進軸の補正値ΔＰを演算すると、Ｃ軸が高速回転しても、前記補正値ΔＰが変化しないため、並進軸の振動が抑えられるという利点がある。また、旋削加工ではＣ軸の角度の補正は無意味であるため、前記補正値ΔＰを効率的に計算できるという利点がある。

加えて、例えば工作機械の機種や工作物の寸法等に応じ、旋削加工の際に予め旋削加工用補正基準点を用いて並進軸の補正値ΔＰを演算するか否かを定めておいてもよい。一例として、Ｚ軸がスベリ案内の場合には旋削加工用補正基準点を用いて補正値ΔＰを演算するが、Ｚ軸が転がり案内の場合には旋削加工用補正基準点を用いずに補正値ΔＰを演算したり、セミクローズド制御の工作機械では旋削加工用補正基準点を用いて補正値ΔＰを演算するが、フルクローズド制御の工作機械では旋削加工用補正基準点を用いずに補正値ΔＰを演算するようにしてもよい。また、Ｚ軸の移動範囲が所定の範囲以上であれば旋削加工用補正基準点を用いて補正値ΔＰを演算するが、Ｚ軸の移動範囲が所定の範囲未満であれば旋削加工用補正基準点を用いずに補正値ΔＰを演算するようにしてもよい。そして、数値制御装置が、Ｚ軸がスベリ案内あるいは転がり案内であるかの判別、セミクローズド制御あるいはフルクローズド制御であるかの判別、Ｚ軸の移動範囲が所定の範囲以上あるいは所定の範囲未満であるかの判別を、それぞれ自動で行うようにしてもよい。

２・・主軸頭、３・・主軸部、２０・・工作物、２１・・バイト工具、２２・・ドリル。

Claims (2)

1. 工具を装着する主軸と、工作物を保持するテーブルとが、２軸以上の並進軸と１軸以上の回転軸とによって相対移動して、前記工具により前記回転軸回りで回転する前記工作物に対して旋削加工を行うことあるいは回転する前記工具により前記工作物に対してミーリング加工を行うことを可能とした工作機械において、幾何学的な誤差による前記工作物に対する前記工具の位置の誤差あるいは該位置の誤差及び前記工具の姿勢の誤差を補正する前記並進軸の補正値を演算する工作機械の補正値演算方法であって、
   前記旋削加工と前記ミーリング加工とのうちのいずれかを行うかを判定する判定ステップと、
   前記判定ステップによって前記旋削加工を行うことを判定したときに、前記並進軸の指令位置空間内において予め指定した１つの点である旋削加工用補正基準点の座標値を、前記並進軸の指令位置に代入する第１の座標値代入ステップと、
   前記判定ステップによって前記ミーリング加工を行うことを判定したときに、前記指令位置空間内において予め指定した１つの点であるミーリング加工用補正基準点の座標値を、前記並進軸の指令位置に代入する第２の座標値代入ステップと、
   前記第１の座標値代入ステップによって前記旋削加工用補正基準点の座標値を代入した前記並進軸の指令位置あるいは前記第２の座標値代入ステップによって前記ミーリング加工用補正基準点の座標値を代入した前記並進軸の指令位置と、前記回転軸の指令位置と、前記幾何学的な誤差を表す幾何パラメータと、に基づいて、前記補正値を演算する補正値演算ステップと、
   を実行することを特徴とする工作機械の補正値演算方法。
2. 請求項１に記載の工作機械の補正値演算方法をコンピュータに実行させることを特徴とする工作機械の補正値演算プログラム。

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