JP2017148879A - 刃物台の熱変位補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサ等の温度計測手段を設けることなく、ワークの加工精度を向上させることができる刃物台の熱変位補正方法の提供を目的とする。
【解決手段】回転工具及びその他の工具との複数の工具ステーションを有する刃物台を備え、少なくとも前記回転工具の加工履歴を記憶する加工履歴記憶手段を有し、前記その他の工具を用いてワークを加工する際に、前記回転工具の加工履歴記憶手段に記憶された加工履歴により刃物台に与えた温度変化を算出する温度変化演算手段を有し、前記温度変化演算手段により得られた温度変化の推定値に基づいて加工誤差の補正値を演算する補正値演算手段を有し、前記補正値演算手段にて得られた補正値にてＮＣ装置の送り指令を補正することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工作機械における刃物台の熱変位による加工誤差の補正方法に関する。

旋盤やマシニングセンター等の工作機械においては、主軸の回転や刃物台に装着した回転工具により発熱し、ワークの加工に加工誤差が生じることから、主軸台や刃物台物等の機械温度と加工誤差との関係に基づく補正式を予めＮＣ装置に登録しておき、実際にワークを加工する際にＮＣ装置から出力される指令値をそのときの機械温度の計測値に基づいて登録された補正式に代入して補正値を求め、この補正値で前記指令値を補正することで加工精度を向上させていた。
しかし、タレット等の刃物台に温度センサ及び測定ユニットを取り付けると、コストアップになるだけでなく、加工時に飛散する切粉やインデックス割出し動作により配線類が断線する恐れもあり、改善の余地があった。

特許文献１には、温度センサを不要とした工具支持体の熱変位の補正による工作機械を開示するものの、温度に比例した値の温度情報によるものであり、実用的ではなかった。

特開２００３−３４０６８１号公報 特開２００６−６２０２１号公報

本発明は、温度センサ等の温度計測手段を設けることなく、ワークの加工精度を向上させることができる刃物台の熱変位補正方法の提供を目的とする。

本発明に係る刃物台の熱変位補正方法は、回転工具及びその他の工具との複数の工具ステーションを有する刃物台を備え、少なくとも前記回転工具の加工履歴を記憶する加工履歴記憶手段を有し、前記その他の工具を用いてワークを加工する際に、前記回転工具の加工履歴記憶手段に記憶された加工履歴により刃物台に与えた温度変化を算出する温度変化演算手段を有し、前記温度変化演算手段により得られた温度変化の推定値に基づいて加工誤差の補正値を演算する補正値演算手段を有し、前記補正値演算手段にて得られた補正値にてＮＣ装置の送り指令を補正することを特徴とする。
ここで、回転工具は、ミーリングツール，ドリルツール等をいい、その他の工具とは回転しない工具をいう。

ここで、刃物台はタレット型であり、前記その他の工具は旋削用工具であってよい。
また、刃物台がタレット型である場合には、タレットの熱変位補正方法として、旋削用工具でワークを加工する際に、前記回転工具の加工履歴と、前記旋削用工具に対する前記回転工具の位置関係に基づいて、前記旋削用工具の加工誤差を補正するものであってよい。

ここで、回転工具には、ミーリングツール，ドリルツール等が例として挙げられ、旋削用工具には、例えばバイト等が挙げられる。

本発明は、タレット等に温度センサやそれに伴う計測ユニットを取り付ける必要がなくなり、切粉やインデックス割出し動作に伴う断線等の恐れが無くなる。
また、そのような温度計測手段を不要とした分だけ、低コスト化を図ることができる。

タレットの熱変位補正例を示す。

本発明に係る熱変位の補正方法例を図１に示したタレットを例に以下説明する。
旋盤等の工作機械には、タレット型刃物台が設けられ、タレットにはミーリングツール等の回転工具１１、バイト等の旋削用工具１２が装着できるようになっている。

ミーリングツールは、タレット内に設けたギヤ等からなる回転駆動部にホルダーを介して装着される。
この場合に、ツールの加工熱や駆動部の発熱により、タレットが温度上昇する。
タレットの温度が上昇すると、このタレットが熱膨張し、バイトの取付面の位置が変化し、そのままでは加工誤差となる。
そこで、まず回転工具１１の加工履歴を記憶させる。
加工履歴としては、回転数，回転時間（稼働率）等をファクターとした変数ｆ_１となる。
また、他の回転工具についてもこの変数ｆ_２，ｆ_３・・・・を求め、登録しておく。
この変数ｆ_１に対して、タレットの温度上昇を予め実験解析し、温度上昇値を推定するための温度上昇係数ｋ_１を予め求めて登録してある。
他の変数ｆ_２，ｆ_３・・・・に対しても温度上昇係数ｋ_２，ｋ_３・・・・を求めることができる。
また、実際に仕上げ加工するバイトからなる旋削用工具１２の回転工具１１に対する位置関係による上昇温度の影響の大きさを求める位置係数ｄ_１を予め求めて登録してある。
他の工具ステーションについても位置係数ｄ_２，ｄ_３・・・・を求めて登録しておく。

熱変位による補正式は、補正値をδとすると、δ_１＝α_１×ｄ_１×ｋ_１×ｆ_１となる。
ここで、α_１は、タレットの温度上昇に対する熱膨張率等に起因する補正係数である。
なお、加工履歴の変数ｆは、回転工具の回転数Ｎと、稼働率Ａの影響が大きく、ｆは概ね（β×Ｎ＋γ）×Ａにて求めることができる。
ここで、β，γは、回転工具のホルダーによって定まる補正係数である。
このような補正式は、タレットの工具ステーション毎に求めて、予めＮＣ装置等に登録しておくことができる。
実際にワークをバイト等により仕上げ加工する際には、その工具ステーションに対応する補正式を読み出し、補正値を演算し、ＮＣ装置から出る指令値をこの補正値で補正した指令を出すことになる。

１１ 回転工具
１２ 旋削用工具

Claims (3)

1. 回転工具及びその他の工具との複数の工具ステーションを有する刃物台を備え、
   少なくとも前記回転工具の加工履歴を記憶する加工履歴記憶手段を有し、
   前記その他の工具を用いてワークを加工する際に、前記回転工具の加工履歴記憶手段に記憶された加工履歴により刃物台に与えた温度変化を算出する温度変化演算手段を有し、
   前記温度変化演算手段により得られた温度変化の推定値に基づいて加工誤差の補正値を演算する補正値演算手段を有し、
   前記補正値演算手段にて得られた補正値にてＮＣ装置の送り指令を補正することを特徴とする刃物台の熱変位補正方法。
2. 前記刃物台はタレット型であり、前記その他の工具は旋削用工具であることを特徴とする請求項１記載の刃物台の熱変位補正方法。
3. 前記旋削用工具でワークを加工する際に、前記回転工具の加工履歴と、前記旋削用工具に対する前記回転工具の位置関係に基づいて、前記旋削用工具の加工誤差を補正するものであることを特徴とする請求項２記載の刃物台の熱変位補正方法。