JPH08229776A - 工具の刃先位置変位測定機能を備えたｎｃ工作機械 - Google Patents
工具の刃先位置変位測定機能を備えたｎｃ工作機械Info
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- JPH08229776A JPH08229776A JP6168895A JP6168895A JPH08229776A JP H08229776 A JPH08229776 A JP H08229776A JP 6168895 A JP6168895 A JP 6168895A JP 6168895 A JP6168895 A JP 6168895A JP H08229776 A JPH08229776 A JP H08229776A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 主軸に装着した工具を実際の加工時の回転数
で回転させた状態で、工具の刃先位置変位を測定可能に
したＮＣ工作機械を提供する。 【構成】 ＮＣ工作機械において、実際の加工時の回転
数で回転中の工具３を数値制御部７から指令される移動
指令によって静電容量式変位測定器２１の測定電極２１
ａに接近移動させ、工具３と測定電極２１ａとの間隙が
所定の基準値になったときの送り軸の位置データを位置
検出部３１で検出し、演算部２３に送出する。演算部２
３は、工具データ記憶部１７に予め記憶された当該工具
の工具データを工具データ送出部１５を介して取り込
み、前記位置データと工具データとから回転中の工具３
の刃先位置変位を演算する。
で回転させた状態で、工具の刃先位置変位を測定可能に
したＮＣ工作機械を提供する。 【構成】 ＮＣ工作機械において、実際の加工時の回転
数で回転中の工具３を数値制御部７から指令される移動
指令によって静電容量式変位測定器２１の測定電極２１
ａに接近移動させ、工具３と測定電極２１ａとの間隙が
所定の基準値になったときの送り軸の位置データを位置
検出部３１で検出し、演算部２３に送出する。演算部２
３は、工具データ記憶部１７に予め記憶された当該工具
の工具データを工具データ送出部１５を介して取り込
み、前記位置データと工具データとから回転中の工具３
の刃先位置変位を演算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣフライス盤やマシ
ニングセンタ等のＮＣ工作機械に関し、特に回転主軸に
ボールエンドミル等の工具を装着して回転中の工具の刃
先位置変位を測定可能にした工具の刃先位置変位測定機
能を備えたＮＣ工作機械に関する。
ニングセンタ等のＮＣ工作機械に関し、特に回転主軸に
ボールエンドミル等の工具を装着して回転中の工具の刃
先位置変位を測定可能にした工具の刃先位置変位測定機
能を備えたＮＣ工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＮＣ工作機械の高速化によって、主軸は
発熱、遠心力および工具のアンバランス等に影響され、
回転中に工具寸法の変動や工具中心のずれが発生する。
従来、工具の工具長、工具径等の工具寸法は主軸に装着
された工具を回転させない状態で、接触式検出器の接触
子に刃先等の測定すべき位置を接触させて測定し、目標
値と比較して差分を例えば工具の径補正値として求め、
その工具による工作物の加工寸法測定あるいは加工時の
工具の位置決めを工具の径補正値だけ補正する工具径補
正装置を備えた数値制御工作機械がある（特公昭６１−
５７１５１号公報）。また、主軸に装着されている工具
を切削時と逆方向に低速で回転させた状態で、接触式検
出器と工具の外周部とを接触させて工具寸法を自動的に
測定する工作機械の工具寸法測定方法がある（特開平３
−４３１３５号公報）。また、主軸に装着されている工
具を回転させて測定光線を遮断するまで測定方向に移動
させて、測定光線を遮断した時点で工具の装着されてい
る主軸の移動量と測定光線間の距離とから工具寸法を求
めるようにして、主軸に装着した工具を回転させた状態
で工具寸法測定を可能にした工具寸法の測定方法がある
（特開昭６２−８８５５５号公報）。また、フライス工
具が回転して工作物を切削中に加工面の法線方向におけ
る工作物と工具の接触点の工具直径方向の反対側の側面
の位置を非接触式検出器で検出し、回転中のフライス工
具のたわみ量を容易かつ確実に測定することができ、そ
の測定結果をインプロセスで工作物の加工精度制御に反
映させることができるフライス工具を用いた加工誤差計
測方法及び加工精度測定装置がある（特開平５−２００
６５３号公報）。また、ＸＹテーブル上に絶縁体を介し
て載置された被測定物の測定孔に鋼球の測定子を挿入し
て、測定子と測定孔との隙間が均一になるよう測定子を
位置させて、隙間の大きさによる静電容量により測定孔
の内径を測定する方法がある（特開平３−２１６５０１
号公報）。
発熱、遠心力および工具のアンバランス等に影響され、
回転中に工具寸法の変動や工具中心のずれが発生する。
従来、工具の工具長、工具径等の工具寸法は主軸に装着
された工具を回転させない状態で、接触式検出器の接触
子に刃先等の測定すべき位置を接触させて測定し、目標
値と比較して差分を例えば工具の径補正値として求め、
その工具による工作物の加工寸法測定あるいは加工時の
工具の位置決めを工具の径補正値だけ補正する工具径補
正装置を備えた数値制御工作機械がある（特公昭６１−
５７１５１号公報）。また、主軸に装着されている工具
を切削時と逆方向に低速で回転させた状態で、接触式検
出器と工具の外周部とを接触させて工具寸法を自動的に
測定する工作機械の工具寸法測定方法がある（特開平３
−４３１３５号公報）。また、主軸に装着されている工
具を回転させて測定光線を遮断するまで測定方向に移動
させて、測定光線を遮断した時点で工具の装着されてい
る主軸の移動量と測定光線間の距離とから工具寸法を求
めるようにして、主軸に装着した工具を回転させた状態
で工具寸法測定を可能にした工具寸法の測定方法がある
（特開昭６２−８８５５５号公報）。また、フライス工
具が回転して工作物を切削中に加工面の法線方向におけ
る工作物と工具の接触点の工具直径方向の反対側の側面
の位置を非接触式検出器で検出し、回転中のフライス工
具のたわみ量を容易かつ確実に測定することができ、そ
の測定結果をインプロセスで工作物の加工精度制御に反
映させることができるフライス工具を用いた加工誤差計
測方法及び加工精度測定装置がある（特開平５−２００
６５３号公報）。また、ＸＹテーブル上に絶縁体を介し
て載置された被測定物の測定孔に鋼球の測定子を挿入し
て、測定子と測定孔との隙間が均一になるよう測定子を
位置させて、隙間の大きさによる静電容量により測定孔
の内径を測定する方法がある（特開平３−２１６５０１
号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】主軸に装着された工具
を回転させない状態で刃先等の測定すべき位置を接触式
検出器の接触子に接触させて工具径補正値を測定する工
具径補正装置を備えた数値制御工作機械では、回転中の
工具の刃先位置、工具中心位置の心ずれ量は測定できな
かった。また、工具で測定子を削らないように主軸に装
着されている工具を切削時と逆方向に低速で回転させて
工具の外周部に接触検出器の接触子を接触させて工具寸
法を測定する測定方法では、低速回転数での測定しかで
きず、実際に使用する高速回転数で工具を回転させて測
定すると接触子が摩耗して検出精度が低下して故障の原
因となる恐れがあった。また、主軸に装着されている工
具を回転させて測定光線を遮断するまで測定方向に移動
させて、測定光線を遮断した時点で工具の装着されてい
る主軸の移動量と測定光線間の距離とから工具寸法を求
めるようにした測定方法は、構造が複雑で、測定光線が
遮断されているか否かのオン・オフ信号しか検出できな
いので、回転中の工具の刃先位置変位は測定できなかっ
た。また、加工中のフライス工具のたわみ量を測定する
技術は、径方向のたわみ量しか検出できずに、工具長変
位やエンドミルの先端形状の変位は検出できない。更
に、加工中に測定器とワークとが干渉する恐れがあり、
あらゆる加工に適用できるものではなかった。また、鋼
球の測定子を被測定物の測定孔に挿入して測定孔と鋼球
の測定子との隙間の大きさによる静電容量により測定孔
の内径を測定する方法は、静止している物の測定を対象
としており、本願のような回転中の工具の刃先位置変位
を測定しようとする技術的思想は開示されていない。
を回転させない状態で刃先等の測定すべき位置を接触式
検出器の接触子に接触させて工具径補正値を測定する工
具径補正装置を備えた数値制御工作機械では、回転中の
工具の刃先位置、工具中心位置の心ずれ量は測定できな
かった。また、工具で測定子を削らないように主軸に装
着されている工具を切削時と逆方向に低速で回転させて
工具の外周部に接触検出器の接触子を接触させて工具寸
法を測定する測定方法では、低速回転数での測定しかで
きず、実際に使用する高速回転数で工具を回転させて測
定すると接触子が摩耗して検出精度が低下して故障の原
因となる恐れがあった。また、主軸に装着されている工
具を回転させて測定光線を遮断するまで測定方向に移動
させて、測定光線を遮断した時点で工具の装着されてい
る主軸の移動量と測定光線間の距離とから工具寸法を求
めるようにした測定方法は、構造が複雑で、測定光線が
遮断されているか否かのオン・オフ信号しか検出できな
いので、回転中の工具の刃先位置変位は測定できなかっ
た。また、加工中のフライス工具のたわみ量を測定する
技術は、径方向のたわみ量しか検出できずに、工具長変
位やエンドミルの先端形状の変位は検出できない。更
に、加工中に測定器とワークとが干渉する恐れがあり、
あらゆる加工に適用できるものではなかった。また、鋼
球の測定子を被測定物の測定孔に挿入して測定孔と鋼球
の測定子との隙間の大きさによる静電容量により測定孔
の内径を測定する方法は、静止している物の測定を対象
としており、本願のような回転中の工具の刃先位置変位
を測定しようとする技術的思想は開示されていない。
【０００４】本発明の目的は、工具を実際の加工時の回
転数で回転させた状態で工具の刃先位置、すなわち、工
具を回転させたとき最も外径の大きな点を結んで形成さ
れる包絡線と、予め記憶した工具データとから回転中の
工具の刃先位置変位を検出可能にした工具の刃先位置変
位測定機能を備えたＮＣ工作機械を提供することにあ
る。
転数で回転させた状態で工具の刃先位置、すなわち、工
具を回転させたとき最も外径の大きな点を結んで形成さ
れる包絡線と、予め記憶した工具データとから回転中の
工具の刃先位置変位を検出可能にした工具の刃先位置変
位測定機能を備えたＮＣ工作機械を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による工具の刃先
位置変位測定機能を備えたＮＣ工作機械は、工具を装着
した回転主軸とワークを載置したテーブルとの間で送り
軸を数値制御部からの移動指令によって相対移動させ
て、前記ワークを所望の形状に加工するＮＣ工作機械に
おいて、前記回転主軸と相対移動可能な前記テーブル側
に設けられ、球形の測定電極を先端に有し、前記工具と
前記測定電極との間隙を測定する静電容量式変位測定器
と、前記相対移動する送り軸の位置を検出する位置検出
手段と、前記工具の工具種類，長さ，直径等の工具デー
タを予め記憶しておく工具データ記憶部と、前記工具デ
ータ記憶部から前記回転主軸に装着されている工具の工
具データを読出して、前記数値制御部に送出する工具デ
ータ送出部と、実際の加工時の主軸回転数で前記工具を
回転させ、回転中の前記工具と前記静電容量式変位測定
器とを前記数値制御部から指令される移動指令によって
接近移動させ、前記静電容量式変位測定器の出力が所定
の基準値になるまで移動させて、前記基準値となったと
きの前記位置検出手段で検出した送り軸の位置データ
と、前記工具データ送出部から送出される工具データと
から、前記回転中の工具の刃先位置を演算する演算部と
を具備したものである。また、前記演算部により演算し
た前記回転中の工具の刃先位置変位から工具寸法補正デ
ータを求めて前記数値制御部へ出力し、各送り軸の移動
指令を補正する補正部を更に具備したものである。ま
た、前記演算部により演算した前記回転中の工具の刃先
位置変位が予め設定した許容変位量を超えている場合
は、予備工具交換指令を前記数値制御部へ出力する判定
部を更に具備したものである。
位置変位測定機能を備えたＮＣ工作機械は、工具を装着
した回転主軸とワークを載置したテーブルとの間で送り
軸を数値制御部からの移動指令によって相対移動させ
て、前記ワークを所望の形状に加工するＮＣ工作機械に
おいて、前記回転主軸と相対移動可能な前記テーブル側
に設けられ、球形の測定電極を先端に有し、前記工具と
前記測定電極との間隙を測定する静電容量式変位測定器
と、前記相対移動する送り軸の位置を検出する位置検出
手段と、前記工具の工具種類，長さ，直径等の工具デー
タを予め記憶しておく工具データ記憶部と、前記工具デ
ータ記憶部から前記回転主軸に装着されている工具の工
具データを読出して、前記数値制御部に送出する工具デ
ータ送出部と、実際の加工時の主軸回転数で前記工具を
回転させ、回転中の前記工具と前記静電容量式変位測定
器とを前記数値制御部から指令される移動指令によって
接近移動させ、前記静電容量式変位測定器の出力が所定
の基準値になるまで移動させて、前記基準値となったと
きの前記位置検出手段で検出した送り軸の位置データ
と、前記工具データ送出部から送出される工具データと
から、前記回転中の工具の刃先位置を演算する演算部と
を具備したものである。また、前記演算部により演算し
た前記回転中の工具の刃先位置変位から工具寸法補正デ
ータを求めて前記数値制御部へ出力し、各送り軸の移動
指令を補正する補正部を更に具備したものである。ま
た、前記演算部により演算した前記回転中の工具の刃先
位置変位が予め設定した許容変位量を超えている場合
は、予備工具交換指令を前記数値制御部へ出力する判定
部を更に具備したものである。
【０００６】
【作 用】本発明は、実際の加工時の回転数で回転中の
工具を数値制御部から指令される移動指令によって回転
中の工具と静電容量式変位測定器の測定電極とを接近移
動させ、工具と測定電極との間隙を静電容量式変位測定
器で測定し、測定した間隙が予め記憶されている基準値
となるまで移動させたときの送り軸の位置データと、工
具データ送出部から送出された工具データとから、回転
中の工具の刃先位置変位が自動的に演算される。この刃
先位置変位を表示したり、補正データに変換して数値制
御部に送り工具寸法補正を行わせたり、刃先位置変位の
大きさを許容値と比較して、許容値より大きいときは予
備工具と自動交換させる。
工具を数値制御部から指令される移動指令によって回転
中の工具と静電容量式変位測定器の測定電極とを接近移
動させ、工具と測定電極との間隙を静電容量式変位測定
器で測定し、測定した間隙が予め記憶されている基準値
となるまで移動させたときの送り軸の位置データと、工
具データ送出部から送出された工具データとから、回転
中の工具の刃先位置変位が自動的に演算される。この刃
先位置変位を表示したり、補正データに変換して数値制
御部に送り工具寸法補正を行わせたり、刃先位置変位の
大きさを許容値と比較して、許容値より大きいときは予
備工具と自動交換させる。
【０００７】
【実施例】図１は、本発明における一実施例の構成ブロ
ック図である。図２は、本発明による工具の刃先位置の
測定動作の一実施例である。図３は、本発明による回転
中の工具中心の心ずれ量の測定動作の一実施例である。
図４は、本発明によって測定された工具の刃先位置変位
を表した断面図である。
ック図である。図２は、本発明による工具の刃先位置の
測定動作の一実施例である。図３は、本発明による回転
中の工具中心の心ずれ量の測定動作の一実施例である。
図４は、本発明によって測定された工具の刃先位置変位
を表した断面図である。
【０００８】本発明における工具の刃先位置変位とは、
工具と測定電極との間隙を静電容量式変位測定器で測定
し、測定した間隙が予め記憶されている基準値となるま
で移動させたときの送り軸の実際の位置データと、予め
記憶された工具データとから求められるものである。本
発明の一実施例の構成を図１を参照しながら説明する。
本発明の一実施例におけるＮＣ工作機械は、主軸１とテ
ーブル５との間でＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の送り軸によって相
対移動可能な横形マシニングセンタを用いて、回転中の
工具３の刃先位置変位を測定する場合を示す。静電容量
式変位測定器２１は、テーブル５上に支持台２１ｂで支
持された球形の測定電極２１ａと測定位置に位置決めさ
れた回転中の工具３との間の静電容量から、測定位置に
おける回転中の工具３と測定電極２１ａとの間隙に対応
した電圧を出力する静電容量式変位計２１ｃとからな
る。この間隙は、工具３が回転しているのでそのピーク
値、つまり、最も外径の大きな点と測定電極２１ａとの
距離をとるようにする。数値制御部７は、ＮＣプログラ
ムを読み取り、解読する読取・解読部７ａと、読取・解
読部７ａで解読された指令により直線補間や円弧補間の
演算を行い、送り速度演算を行う補間演算部７ｂとを有
している。数値制御部７から送出された移動指令をサー
ボ部９を通して各送り軸モータ１１と主軸モータ１３と
を駆動制御している。位置検出部３１は、各送り軸に設
けたリニアスケールや各送り軸モータに取り付けられて
いるロータリエンコーダがあり、各送り軸の位置を検出
可能である。
工具と測定電極との間隙を静電容量式変位測定器で測定
し、測定した間隙が予め記憶されている基準値となるま
で移動させたときの送り軸の実際の位置データと、予め
記憶された工具データとから求められるものである。本
発明の一実施例の構成を図１を参照しながら説明する。
本発明の一実施例におけるＮＣ工作機械は、主軸１とテ
ーブル５との間でＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の送り軸によって相
対移動可能な横形マシニングセンタを用いて、回転中の
工具３の刃先位置変位を測定する場合を示す。静電容量
式変位測定器２１は、テーブル５上に支持台２１ｂで支
持された球形の測定電極２１ａと測定位置に位置決めさ
れた回転中の工具３との間の静電容量から、測定位置に
おける回転中の工具３と測定電極２１ａとの間隙に対応
した電圧を出力する静電容量式変位計２１ｃとからな
る。この間隙は、工具３が回転しているのでそのピーク
値、つまり、最も外径の大きな点と測定電極２１ａとの
距離をとるようにする。数値制御部７は、ＮＣプログラ
ムを読み取り、解読する読取・解読部７ａと、読取・解
読部７ａで解読された指令により直線補間や円弧補間の
演算を行い、送り速度演算を行う補間演算部７ｂとを有
している。数値制御部７から送出された移動指令をサー
ボ部９を通して各送り軸モータ１１と主軸モータ１３と
を駆動制御している。位置検出部３１は、各送り軸に設
けたリニアスケールや各送り軸モータに取り付けられて
いるロータリエンコーダがあり、各送り軸の位置を検出
可能である。
【０００９】工具データ記憶部１７は、予め工具データ
をツールプリセッタ等の計測器により計測して各工具毎
に工具データ入力部１９から入力し、記憶させている。
この工具データは、工具番号とともにボールエンドミ
ル、スクエアエンドミル、フェイスミル、ドリル等の工
具種類とその工具長、工具径、許容変位量等のデータで
ある。工具データ送出部１５は、ＮＣプログラムから指
定された工具番号、つまり主軸１に装着されている工具
３の工具データを数値制御部７に送出する。演算部２３
は、静電容量式変位測定器２１より出力される回転中の
工具３と測定電極２１ａとの間隙値が予め記憶されてい
る基準値と一致したときの機械の送り軸の位置データ
と、工具データ送出部から送出された工具データとか
ら、回転中の工具３の刃先位置を演算する。なお、基準
値に対応する電圧は工具の種類、刃先形状によって異な
るので、工具の種類、刃先形状にあった基準値を採用す
ることは、当然のことである。判定部２７は、演算部２
３により演算した回転中の工具３の刃先位置変位が予め
工具データ記憶部１７に記憶されている許容変位量を超
えている場合は、数値制御部７に予備工具交換指令を出
力し、許容変位量を超えていない場合は、補正部２９に
刃先位置変位を送出する。補正部２９は、演算部２３に
より演算した回転中の工具３の刃先位置変位を補正デー
タに変換して数値制御部７に出力して、各送り軸の移動
指令を補正させるようにする。
をツールプリセッタ等の計測器により計測して各工具毎
に工具データ入力部１９から入力し、記憶させている。
この工具データは、工具番号とともにボールエンドミ
ル、スクエアエンドミル、フェイスミル、ドリル等の工
具種類とその工具長、工具径、許容変位量等のデータで
ある。工具データ送出部１５は、ＮＣプログラムから指
定された工具番号、つまり主軸１に装着されている工具
３の工具データを数値制御部７に送出する。演算部２３
は、静電容量式変位測定器２１より出力される回転中の
工具３と測定電極２１ａとの間隙値が予め記憶されてい
る基準値と一致したときの機械の送り軸の位置データ
と、工具データ送出部から送出された工具データとか
ら、回転中の工具３の刃先位置を演算する。なお、基準
値に対応する電圧は工具の種類、刃先形状によって異な
るので、工具の種類、刃先形状にあった基準値を採用す
ることは、当然のことである。判定部２７は、演算部２
３により演算した回転中の工具３の刃先位置変位が予め
工具データ記憶部１７に記憶されている許容変位量を超
えている場合は、数値制御部７に予備工具交換指令を出
力し、許容変位量を超えていない場合は、補正部２９に
刃先位置変位を送出する。補正部２９は、演算部２３に
より演算した回転中の工具３の刃先位置変位を補正デー
タに変換して数値制御部７に出力して、各送り軸の移動
指令を補正させるようにする。
【００１０】次に、工具の刃先位置変位の測定の手順に
ついて説明する。 （１）ＮＣプログラムから工具の刃先位置変位の測定が
指令されたら、現在主軸１に装着されている工具３の工
具番号により工具種類，長さ（Ｌ），直径（Ｄ），弧
（Ｒ）等の工具データを工具データ記憶部１７から工具
データ送出部１５を介して数値制御部７に送出する。 （２）数値制御部７は、読み込んだ工具データより所定
の測定位置に工具３を位置決めするための各送り軸の移
動指令を演算する。 （３）実際の加工時の回転数で主軸１に装着した工具３
を回転させ、数値制御部７からの移動指令に従って工具
３を位置決めする。
ついて説明する。 （１）ＮＣプログラムから工具の刃先位置変位の測定が
指令されたら、現在主軸１に装着されている工具３の工
具番号により工具種類，長さ（Ｌ），直径（Ｄ），弧
（Ｒ）等の工具データを工具データ記憶部１７から工具
データ送出部１５を介して数値制御部７に送出する。 （２）数値制御部７は、読み込んだ工具データより所定
の測定位置に工具３を位置決めするための各送り軸の移
動指令を演算する。 （３）実際の加工時の回転数で主軸１に装着した工具３
を回転させ、数値制御部７からの移動指令に従って工具
３を位置決めする。
【００１１】（４）回転中の工具３と測定電極２１ａと
の間隙値が予め記憶されている基準値と一致するまで接
近移動させ、間隙値と基準値が一致したときの機械の送
り軸の位置データを位置検出部３１で検出し、演算部２
３に送出する。 （５）（４）で得た回転中の工具３と測定電極２１ａと
の間隙が予め記憶されている基準値と一致するまで移動
させたときの機械の位置データと、工具データ送出部１
５から演算部２３に送出された工具長や工具径等の工具
データ及び測定電極２１ａの半径、基準間隙から算出さ
れる理屈上の工具の位置データとの差を演算部２３で演
算することにより工具３の刃先位置変位を求める。 （６）演算部２３で求められた工具３の刃先位置変位を
判定部２７で工具データ記憶部１７に予め記憶されてい
る許容変位量と比較して、許容変位量を超えている場合
には予備工具交換指令を数値制御部７へ出力する。 （７）また、刃先位置変位が許容変位量を超えていない
場合には、補正部２９を介して刃先位置変位から補正デ
ータを生成して、数値制御部７へ出力し、当該工具によ
るＮＣプログラムの移動量を補正する。
の間隙値が予め記憶されている基準値と一致するまで接
近移動させ、間隙値と基準値が一致したときの機械の送
り軸の位置データを位置検出部３１で検出し、演算部２
３に送出する。 （５）（４）で得た回転中の工具３と測定電極２１ａと
の間隙が予め記憶されている基準値と一致するまで移動
させたときの機械の位置データと、工具データ送出部１
５から演算部２３に送出された工具長や工具径等の工具
データ及び測定電極２１ａの半径、基準間隙から算出さ
れる理屈上の工具の位置データとの差を演算部２３で演
算することにより工具３の刃先位置変位を求める。 （６）演算部２３で求められた工具３の刃先位置変位を
判定部２７で工具データ記憶部１７に予め記憶されてい
る許容変位量と比較して、許容変位量を超えている場合
には予備工具交換指令を数値制御部７へ出力する。 （７）また、刃先位置変位が許容変位量を超えていない
場合には、補正部２９を介して刃先位置変位から補正デ
ータを生成して、数値制御部７へ出力し、当該工具によ
るＮＣプログラムの移動量を補正する。
【００１２】図２に工具３の刃先位置変位の測定動作の
一実施例を示す。これは、工具３がボールエンドミルで
あり、この先端球部の刃先位置変位を求める場合であ
る。工具３を、先ず数値制御部７から指令される移動指
令によって接近移動させ、工具先端部と測定電極２１ａ
とが向かい合って位置決めされ、その位置から工具３と
測定電極２１ａとの間隙、すなわち、静電容量式変位測
定器２１の出力が基準値と一致するようにＸ軸およびＺ
軸を移動させ、それを繰り返しながら工具側面まで９０
度移動させて、工具先端部の各点における刃先位置を測
定する。その測定値を結ぶ包絡線によって工具先端部の
刃先形状がわかる。工具データの弧（Ｒ）から理屈上の
工具形状がわかり、その理屈上の形状と前記測定した刃
先形状とから、各点における刃先位置変位を求めること
ができる。
一実施例を示す。これは、工具３がボールエンドミルで
あり、この先端球部の刃先位置変位を求める場合であ
る。工具３を、先ず数値制御部７から指令される移動指
令によって接近移動させ、工具先端部と測定電極２１ａ
とが向かい合って位置決めされ、その位置から工具３と
測定電極２１ａとの間隙、すなわち、静電容量式変位測
定器２１の出力が基準値と一致するようにＸ軸およびＺ
軸を移動させ、それを繰り返しながら工具側面まで９０
度移動させて、工具先端部の各点における刃先位置を測
定する。その測定値を結ぶ包絡線によって工具先端部の
刃先形状がわかる。工具データの弧（Ｒ）から理屈上の
工具形状がわかり、その理屈上の形状と前記測定した刃
先形状とから、各点における刃先位置変位を求めること
ができる。
【００１３】次に、図３に工具３の中心位置の心ずれ量
を測定する動作の一実施例を示す。工具３を、先ず数値
制御部７から指令される移動指令によって相対移動さ
せ、工具３と測定電極２１ａとが向かい合って位置決め
され、その位置から工具３を測定電極２１ａのまわりを
１周させる。次に、測定点０度のときのＸ軸の位置デー
タと測定点１８０度のときのＸ軸の位置データとからＸ
軸方向の中心の座標値を求め、測定点９０度のときのＹ
軸の位置データと測定点２７０度のときのＹ軸の位置デ
ータとからＹ軸方向の中心の座標値を求めて工具の回転
中心の座標値が求められ、この工具の回転中心の座標値
と、予め記憶されている測定電極の中心の座標値との差
分から、工具の回転中心位置の心ずれ量が求められる。
また、以上のように求められた工具の回転中心の心ずれ
量を補正して、工具と測定電極との間隙が予め記憶され
た基準値と一致するように工具を測定電極のまわりを半
周させる。このときの最初の機械の送り軸の位置データ
と予め記憶されている測定電極の中心の位置データとか
ら予め記憶された基準値に対応した間隙と測定電極の半
径とを引いた値が回転中の工具の半径として求められ
る。
を測定する動作の一実施例を示す。工具３を、先ず数値
制御部７から指令される移動指令によって相対移動さ
せ、工具３と測定電極２１ａとが向かい合って位置決め
され、その位置から工具３を測定電極２１ａのまわりを
１周させる。次に、測定点０度のときのＸ軸の位置デー
タと測定点１８０度のときのＸ軸の位置データとからＸ
軸方向の中心の座標値を求め、測定点９０度のときのＹ
軸の位置データと測定点２７０度のときのＹ軸の位置デ
ータとからＹ軸方向の中心の座標値を求めて工具の回転
中心の座標値が求められ、この工具の回転中心の座標値
と、予め記憶されている測定電極の中心の座標値との差
分から、工具の回転中心位置の心ずれ量が求められる。
また、以上のように求められた工具の回転中心の心ずれ
量を補正して、工具と測定電極との間隙が予め記憶され
た基準値と一致するように工具を測定電極のまわりを半
周させる。このときの最初の機械の送り軸の位置データ
と予め記憶されている測定電極の中心の位置データとか
ら予め記憶された基準値に対応した間隙と測定電極の半
径とを引いた値が回転中の工具の半径として求められ
る。
【００１４】次に、静電容量式変位測定器２１の測定電
極２１ａの中心位置を（Ｘ５００，Ｙ７００，Ｚ０）と
し、測定電極２１ａの半径ｒを１０ｍｍとして、測定電
極２１ａと工具３との間隙が１ｍｍで静電容量式変位測
定器２１の出力が基準値５Ｖとなるとき、工具長Ｌ１０
０ｍｍ，工具径Ｒ１０ｍｍのボールエンドミルの工具長
を測定する場合について説明する。現在、主軸１が全軸
原点位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）に位置決めされ、主軸回
転数１００００ｍｉｎ-1で回転しているとすると、工具
データ記憶部１７に記憶してあるボールエンドミルの工
具データ（ボールエンドミル，Ｌ１００ｍｍ，Ｒ１０ｍ
ｍ，基準値５Ｖ）を読み出して、数値制御部７および演
算部２３に工具データ送出部１５より送出する。数値制
御部７では、受け取った工具データに基づいて主軸１を
測定位置に位置決めするための移動量（Ｘ５００，Ｙ７
００，Ｚ１１１）を演算して、サーボ部９に移動指令を
出力して各送り軸モータ１１を駆動制御する。数値制御
部７からの移動指令によってまずＸ，Ｙ軸を位置決めし
た後、Ｚ軸をＺ１００の位置まで早送りして、その後、
静電容量式変位計２１ｃの出力が５Ｖになるまで計測用
の送り速度で移動する。静電容量式変位計２１ｃからの
出力が基準値５Ｖになったとき送りを停止するととも
に、位置検出部３１からの送り軸の位置データ（Ｘ５０
０，Ｙ７００，Ｚ１１０．６）を演算部２３に読み込
む。演算部２３では、静電容量式変位計２１ｃからの出
力が基準値５Ｖになったときの位置検出部３１から読み
込んだ位置データ（Ｘ５００，Ｙ７００，Ｚ１１０．
６）と、工具データ送出部１５から送出された工具デー
タに基づいて算出したボールエンドミルの先端刃先位置
データ（Ｘ５００，Ｙ７００，Ｚ１１１）との差分を演
算して、刃先位置変位−０．４ｍｍを求める。これは、
回転中の工具長は、工具データ記憶部１７に予め記憶し
た工具長より０．４ｍｍ短いことを意味している。以上
の処理を工具先端部の形状誤差の測定に適用する場合
は、工具先端から工具側面までの９０度の間を１５度お
きに位置決めして行う。その刃先位置変位を工具の基準
データから減算して、それぞれの点を結んで形成される
包絡線を作業者が目視で確認できるように表示部２５へ
表示する。表示部２５の表示例を図４に示す。また、工
具３の刃先位置変位を補正データに変換して数値制御部
７へ出力し、各送り軸の移動指令を補正することができ
るので、高精度な加工が可能となる。
極２１ａの中心位置を（Ｘ５００，Ｙ７００，Ｚ０）と
し、測定電極２１ａの半径ｒを１０ｍｍとして、測定電
極２１ａと工具３との間隙が１ｍｍで静電容量式変位測
定器２１の出力が基準値５Ｖとなるとき、工具長Ｌ１０
０ｍｍ，工具径Ｒ１０ｍｍのボールエンドミルの工具長
を測定する場合について説明する。現在、主軸１が全軸
原点位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）に位置決めされ、主軸回
転数１００００ｍｉｎ-1で回転しているとすると、工具
データ記憶部１７に記憶してあるボールエンドミルの工
具データ（ボールエンドミル，Ｌ１００ｍｍ，Ｒ１０ｍ
ｍ，基準値５Ｖ）を読み出して、数値制御部７および演
算部２３に工具データ送出部１５より送出する。数値制
御部７では、受け取った工具データに基づいて主軸１を
測定位置に位置決めするための移動量（Ｘ５００，Ｙ７
００，Ｚ１１１）を演算して、サーボ部９に移動指令を
出力して各送り軸モータ１１を駆動制御する。数値制御
部７からの移動指令によってまずＸ，Ｙ軸を位置決めし
た後、Ｚ軸をＺ１００の位置まで早送りして、その後、
静電容量式変位計２１ｃの出力が５Ｖになるまで計測用
の送り速度で移動する。静電容量式変位計２１ｃからの
出力が基準値５Ｖになったとき送りを停止するととも
に、位置検出部３１からの送り軸の位置データ（Ｘ５０
０，Ｙ７００，Ｚ１１０．６）を演算部２３に読み込
む。演算部２３では、静電容量式変位計２１ｃからの出
力が基準値５Ｖになったときの位置検出部３１から読み
込んだ位置データ（Ｘ５００，Ｙ７００，Ｚ１１０．
６）と、工具データ送出部１５から送出された工具デー
タに基づいて算出したボールエンドミルの先端刃先位置
データ（Ｘ５００，Ｙ７００，Ｚ１１１）との差分を演
算して、刃先位置変位−０．４ｍｍを求める。これは、
回転中の工具長は、工具データ記憶部１７に予め記憶し
た工具長より０．４ｍｍ短いことを意味している。以上
の処理を工具先端部の形状誤差の測定に適用する場合
は、工具先端から工具側面までの９０度の間を１５度お
きに位置決めして行う。その刃先位置変位を工具の基準
データから減算して、それぞれの点を結んで形成される
包絡線を作業者が目視で確認できるように表示部２５へ
表示する。表示部２５の表示例を図４に示す。また、工
具３の刃先位置変位を補正データに変換して数値制御部
７へ出力し、各送り軸の移動指令を補正することができ
るので、高精度な加工が可能となる。
【００１５】
【発明の効果】実際の加工時の回転数で回転中の工具の
刃先位置変位を求めることができる。よって、機械の熱
変位や主軸の回転ふれ、高速回転時の主軸装着孔径拡大
による工具の引込み現象などを考慮した工具補正が行
え、加工精度の向上を図ることができる。また、工具の
摩耗による工具交換の時期を正確に判断することができ
る。
刃先位置変位を求めることができる。よって、機械の熱
変位や主軸の回転ふれ、高速回転時の主軸装着孔径拡大
による工具の引込み現象などを考慮した工具補正が行
え、加工精度の向上を図ることができる。また、工具の
摩耗による工具交換の時期を正確に判断することができ
る。
【図１】本発明における一実施例の構成ブロック図を示
している。
している。
【図２】本発明による工具の刃先位置変位の測定動作の
一実施例を示している。
一実施例を示している。
【図３】本発明による回転中の工具中心の心ずれ量の測
定動作の一実施例である。
定動作の一実施例である。
【図４】本発明による測定された工具の刃先位置変位を
表した断面図である。
表した断面図である。
１ 主軸 ３ 工具 ５ テーブル ７ 数値制御部 ９ サーボ部 １１ 各送り軸モータ １３ 主軸モータ １５ 工具データ送出部 １７ 工具データ記憶部 １９ 工具データ入力部 ２１ 静電容量式変位測定器 ２１ａ 測定電極 ２１ｃ 静電容量式変位計 ２３ 演算部 ２５ 表示部 ２７ 判定部 ２９ 補正部 ３１ 位置検出部
Claims (3)
- 【請求項１】 工具を装着した回転主軸とワークを載置
したテーブルとの間で送り軸を数値制御部からの移動指
令によって相対移動させて、前記ワークを所望の形状に
加工するＮＣ工作機械において、 前記回転主軸と相対移動可能な前記テーブル側に設けら
れ、球形の測定電極を先端に有し、前記工具と前記測定
電極との間隙を測定する静電容量式変位測定器と、 前記相対移動する送り軸の位置を検出する位置検出手段
と、 前記工具の工具種類，長さ，直径等の工具データを予め
記憶しておく工具データ記憶部と、 前記工具データ記憶部から前記回転主軸に装着されてい
る工具の工具データを読出して、前記数値制御部に送出
する工具データ送出部と、 実際の加工時の主軸回転数で前記工具を回転させ、回転
中の前記工具と前記静電容量式変位測定器とを前記数値
制御部から指令される移動指令によって接近移動させ、
前記静電容量式変位測定器の出力が所定の基準値になる
まで移動させて、前記基準値となったときの前記位置検
出手段で検出した送り軸の位置データと、前記工具デー
タ送出部から送出される工具データとから、前記回転中
の工具の刃先位置を演算する演算部と、を具備したこと
を特徴とする工具の刃先位置変位測定機能を備えたＮＣ
工作機械。 - 【請求項２】 前記演算部により演算した前記回転中の
工具の刃先位置変位から工具寸法補正データを求めて前
記数値制御部へ出力し、各送り軸の移動指令を補正する
補正部を更に具備した請求項１に記載の工具の刃先位置
変位測定機能を備えたＮＣ工作機械。 - 【請求項３】 前記演算部により演算した前記回転中の
工具の刃先位置変位が予め設定した許容変位量を超えて
いる場合は、予備工具交換指令を前記数値制御部へ出力
する判定部を更に具備した請求項１または請求項２に記
載の工具の刃先位置変位測定機能を備えたＮＣ工作機
械。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6168895A JPH08229776A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 工具の刃先位置変位測定機能を備えたｎｃ工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6168895A JPH08229776A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 工具の刃先位置変位測定機能を備えたｎｃ工作機械 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08229776A true JPH08229776A (ja) | 1996-09-10 |
Family
ID=13178459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6168895A Pending JPH08229776A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 工具の刃先位置変位測定機能を備えたｎｃ工作機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08229776A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002032620A1 (fr) * | 2000-10-16 | 2002-04-25 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Dispositif et procede de mesure, machine-outil dotee dudit dispositif, et procede de traitement de piece |
| JP2008073791A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Olympus Corp | 工具段取り装置、工具段取り方法 |
| JP2011516137A (ja) * | 2008-04-03 | 2011-05-26 | シロナ・デンタル・システムズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 個別の拡大率を利用して生材を加工する方法及び前記方法のための生材 |
| CN106378662A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-08 | 苏州新代数控设备有限公司 | 消除数控机床轴向位移偏差的方法 |
| US10248107B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-04-02 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Control device for machine tool, and machine tool |
| JP6868147B1 (ja) * | 2020-08-04 | 2021-05-12 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械、検知方法、および、検知プログラム |
-
1995
- 1995-02-24 JP JP6168895A patent/JPH08229776A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002032620A1 (fr) * | 2000-10-16 | 2002-04-25 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Dispositif et procede de mesure, machine-outil dotee dudit dispositif, et procede de traitement de piece |
| US6973738B2 (en) | 2000-10-16 | 2005-12-13 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Measuring method and device, machine tool having such device, and work processing method |
| JP2008073791A (ja) * | 2006-09-20 | 2008-04-03 | Olympus Corp | 工具段取り装置、工具段取り方法 |
| JP2011516137A (ja) * | 2008-04-03 | 2011-05-26 | シロナ・デンタル・システムズ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 個別の拡大率を利用して生材を加工する方法及び前記方法のための生材 |
| US10248107B2 (en) | 2014-09-30 | 2019-04-02 | Makino Milling Machine Co., Ltd. | Control device for machine tool, and machine tool |
| CN106378662A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-08 | 苏州新代数控设备有限公司 | 消除数控机床轴向位移偏差的方法 |
| JP6868147B1 (ja) * | 2020-08-04 | 2021-05-12 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械、検知方法、および、検知プログラム |
| JP2022029120A (ja) * | 2020-08-04 | 2022-02-17 | Dmg森精機株式会社 | 工作機械、検知方法、および、検知プログラム |
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