JP6656945B2 - 工作機械の熱変位の補正方法 - Google Patents
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Description
例えば、旋盤やマシニングセンタ等の工作機械においては、主軸の回転により軸受部等にて熱が発生し、工具による加工部でも熱が発生する。
これらの熱はベッド,コラム,主軸台,刃物台等に伝達され、工作機械の運転に伴って機械温度が局部的又は全体的に上昇し、それが熱変形となりワークの加工に誤差を与える。
また従来は、補正精度の向上を目的に例えば主軸台,カップリングケース,フレーム等の複数の部位の温度を測定し、その差分を用いて変位に似せたカーブを生成し、補正値を求めることも行われているが、それでは測定点が多くなるとともに係数が大きいものになるため、イレギュラーな温度変化があった場合に補正値が急変して補正精度が不安定になる問題があった。
この方法により、ワークの加工誤差の精度向上を達成させているものの、熱移動の遅れに関しては改善の余地が残されている。
本明細書で熱変位とは、工作機械が熱変形したことにより生じる工具位置の変位をいう。
ここで熱移動の遅れ値とは、温度センサー等により所定のインターバルを設けて測定された過去のデータを逐次、データベースに格納しておき、ワークの加工時に、どれくらい過去の温度測定値に基づいて補正値を計算するのかを決める係数をいう。
ここで構造物とは、工作機械のフレーム,ベッド,テーブル,コラム等の機械的構造物をいい、構成部分とは主軸台,刃物台,ワーク支持台等の工作機械に備えた部品等からなる部分をいう。
このようにすると、従来の複数の部位の差分による補正に比較して補正係数を小さくすることができ、温度の変動による補正値の急変が少なくなり、熱変位の補正が安定する。
図1に工作機械の高速回転する主軸台前部に取り付けた温度センサーによる測定温度T0に、ワークの加工時に対して60分前の測定温度を採用した例を示す。
熱変位の補正値δ0は、δ0=α0×T0+β0(定数)の式で求められる。
式中の添字は、測定温度箇所を表す。
α0は、採用した過去の測定温度T0と、熱変位と、その測定温度T0温度の関係を一次関数で近似した場合の傾き(補正係数)をいう。
図1に示した例の場合に、NC装置の制御プログラムの演算部には温度データの格納部を有し、主軸台に取り付けた温度センサーによる測定値を例えば3分毎に逐次格納する。
格納するデータ数は、例えば最大240分前まで等、実用性、記録容量等を考慮して、順次所定時間以上過去のものは順送り消去してもよい。
また、図1は加工現在に対する60分前の過去の測定データを用いたが、どれだけ過去の測定データを用いるかは、予め計測して選定するのがよい。
さらには、何らかの理由により履歴を消失した場合は、残っている他の測定データを用いて補間してもよい。
曲線1は、主軸台の後部に温度センサーを取り付けた場合であり、同様に曲線2はカップリングケース、曲線3はフレームの油圧タンク横部、曲線4はフレームの後部中央に温度センサーを取り付けた例である。
このように、リアルタイムの測定温度による補正は熱移動が考慮されていないので、加工初めの時から測定温度が上昇し、実際に熱変形が生じる前に補正量が加えられる。
よって、図1に示した本発明による補正方法よりも精度が悪い。
このようにすると、ワークの加工方法や加工条件によって適した部位と、遅れ係数を選定して補正値を求めることもできる。
例えば、主軸台後部は補正式δ1=α1×T1+β1、フレーム後部中央部の補正式δ2=α2×T2+β2のように、それぞれ演算式を格納登録しておき、ワークの加工時に読み出して選択指令を出し、プログラムの実行に用いることができる。
Claims (1)
- 機械温度の測定データの履歴値と熱移動の遅れ値に基づいて演算した補正値により、NC装置の送り指令を補正することでワーク加工中の工具位置を補正するものであり、
工作機械を構成する構造物の異なる部位又は/及び構成部品毎に、前記測定データの履歴値と熱移動の遅れ値に基づいた補正値を演算する複数の演算式を格納部に格納してあり、
前記複数の演算式から加工条件に適した演算式の選択手段を有していることを特徴とする工作機械の熱変位の補正方法。
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