JP2000198047A - Machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械、特に
NC旋盤の計測、補正技術に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for measuring and correcting a machine tool, particularly an NC lathe.
【0002】[0002]
【従来の技術】NC旋盤等の加工においては、主に主軸
中心線と工具の刃先との間の熱変位誤差、工具摩耗誤差
に起因して加工誤差が発生する。この加工誤差を補正す
る方法として、加工完了後の加工物の寸法を計測する方
法、あるいは、主軸中心線に対する工具の刃先位置を計
測する方法が広く採用されている。2. Description of the Related Art In machining of an NC lathe or the like, a machining error mainly occurs due to a thermal displacement error between a spindle center line and a cutting edge of a tool and a tool wear error. As a method of correcting the processing error, a method of measuring the dimension of a workpiece after the processing is completed, or a method of measuring a position of a cutting edge of a tool with respect to a centerline of a spindle is widely used.
【0003】前者の加工物の寸法を計測する方法では、
加工完了後の加工物の寸法を、加工物を主軸チャックに
把握した状態で、機械内で計測を行う場合、刃物台にタ
ッチセンサを取り付け、刃物台駆動軸の動きを利用し
て、タッチセンサを加工物に接触させ、感応信号を得た
ときの刃物台駆動軸の指令値を演算し、加工物の寸法を
求める方法が一般的に採用されている。In the former method of measuring the size of a workpiece,
When measuring the size of the workpiece after machining is completed in the machine while grasping the workpiece on the spindle chuck, a touch sensor is attached to the tool post and the touch sensor is used by using the movement of the tool post drive shaft. Is generally used to calculate the command value of the tool post drive shaft when a sensitive signal is obtained to obtain the dimensions of the workpiece.
【0004】図16は従来のNC旋盤の機械内における
加工物の直径計測の一例を示す説明図である。メインプ
ロセッサ21より加工物計測指令が出されると、サーボ
プロセッサ22及びパワー増幅器23を介して、X軸ボ
ールネジ7及びX軸モータ8が駆動し、タレット5に装
着された加工物計測用センサ14が移動して、加工物1
の一方に接触する。そして、この時に発生する感応信号
が測定座標値記憶部15に検出されると、直ちに停止し
て、この時のX軸座標位置X1がX軸位置検出用エンコ
ーダ9及びX軸位置検出用リニアスケール10により検
出され、測定座標値記憶部15に記憶される。続いて、
加工物1の他方にも、同様に、タッチセンサ14を接触
させ、X軸座標位置X2を記憶する。そして、X1とX
2の値の差を求めることにより加工物1の直径が求めら
れる。そして、この計測した加工物の直径寸法より得ら
れる補正値をサーボプロセッサ22に入力することによ
り、加工誤差を補正し、加工精度を高精度に維持してい
る。FIG. 16 is an explanatory view showing an example of measuring the diameter of a workpiece in a conventional NC lathe machine. When a workpiece measurement command is issued from the main processor 21, the X-axis ball screw 7 and the X-axis motor 8 are driven via the servo processor 22 and the power amplifier 23, and the workpiece measurement sensor 14 mounted on the turret 5 is turned on. Move and work 1
Contact one of the When the response signal generated at this time is detected in the measured coordinate value storage unit 15, the operation is immediately stopped, and the X-axis coordinate position X1 at this time is stored in the X-axis position detection encoder 9 and the X-axis position detection linear scale. 10 and stored in the measured coordinate value storage unit 15. continue,
Similarly, the touch sensor 14 is brought into contact with the other side of the workpiece 1, and the X-axis coordinate position X2 is stored. And X1 and X
The diameter of the workpiece 1 is determined by determining the difference between the values of the two. By inputting a correction value obtained from the measured diameter of the workpiece to the servo processor 22, the processing error is corrected, and the processing accuracy is maintained at a high level.
【0005】後者の工具の刃先位置を計測する方法で
は、回転可能なアームにタッチセンサを取り付け、刃物
台駆動軸の動きを利用して、工具を移動し、主軸中心線
上に位置決めされたタッチセンサに接触させ、感応信号
を得たときの刃物台駆動軸の指令値を演算し、主軸中心
線に対する工具の刃先位置を計測する方法が一般的に採
用されている。In the latter method of measuring the position of the cutting edge of a tool, a touch sensor is attached to a rotatable arm, the tool is moved by using the movement of a tool post drive shaft, and the touch sensor is positioned on the centerline of the spindle. In general, a method of calculating a command value of a tool post drive shaft when a response signal is obtained and measuring a position of a cutting edge of a tool with respect to a center axis of a spindle is adopted.
【0006】図17は従来のNC旋盤の工具刃先位置計
測の一例を示す説明図である。メインプロセッサ21よ
り工具刃先位置計測指令が出されると、サーボプロセッ
サ22及びパワー増幅器23を介して、X軸ボールネジ
7及びX軸モータ8が駆動し、タレット5に装着された
工具4が移動して、あらかじめ主軸中心線上に設置され
た工具刃先位置計測用センサ24に接触する。そして、
この時に発生する感応信号が測定座標値記憶部15に検
出されると、直ちに停止して、この時のX軸座標位置X
3がX軸位置検出用エンコーダ9及びX軸位置検出用リ
ニアスケール10により検出され、測定座標値記憶部1
5に記憶される。また、工具刃先位置計測用センサ24
は、センサアーム25に装着されており、加工時は、機
械外に待避しており、計測時にのみ機械内の主軸中心線
上に自動で振り込まれる。この動作を任意の加工個数あ
るいは加工時間ごとに行い、主軸中心線に対する工具の
刃先の位置を検出し、加工精度を維持している。FIG. 17 is an explanatory view showing an example of a conventional tool edge position measurement of an NC lathe. When a tool edge position measurement command is issued from the main processor 21, the X-axis ball screw 7 and the X-axis motor 8 are driven via the servo processor 22 and the power amplifier 23, and the tool 4 mounted on the turret 5 moves. Then, it comes into contact with the sensor 24 for measuring the position of the tool edge, which is previously set on the center line of the spindle. And
When the response signal generated at this time is detected in the measured coordinate value storage unit 15, the operation is immediately stopped and the X-axis coordinate position X at this time is detected.
3 is detected by the encoder 9 for detecting the X-axis position and the linear scale 10 for detecting the X-axis position.
5 is stored. Also, a sensor 24 for measuring the position of the tool edge is provided.
Is mounted on the sensor arm 25, is retracted outside the machine at the time of machining, and is automatically transferred onto the center line of the main spindle in the machine only at the time of measurement. This operation is performed at an arbitrary number of machining or at every machining time, and the position of the cutting edge of the tool with respect to the center line of the spindle is detected to maintain the machining accuracy.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のNC旋
盤の機械内における加工物の直径計測の一例では、加工
物の直径を計測し、工具の刃先位置を補正している。し
かしながら、実際に加工される加工物には、工具形状及
び切削条件に起因する削り残しが生じるため、加工物の
直径を計測するだけでは、工具の刃先位置を高精度に認
識することはできない。また、上述した従来のNC旋盤
における工具刃先位置計測の一例では、主軸中心に対す
る工具の刃先の位置を検出している。しかしながら、前
記の通り実際に加工される加工物には、削り残しが生じ
るため、主軸中心に対する工具の刃先の位置を検出する
だけでは、加工物の直径を高精度に認識することはでき
ない。このため、特に高精度を要する加工物の場合は、
加工物を専用の計測装置を新たに用意して加工物を直接
計測することが必要となり、高価なものになってしま
う。また、従来の方法では、工具摩耗量を認識すること
ができないため、工具寿命の判断ができず、工具交換時
期の予測ができない。In one example of the diameter measurement of a workpiece in the conventional NC lathe machine described above, the diameter of the workpiece is measured and the position of the cutting edge of the tool is corrected. However, since the unprocessed workpiece is left uncut due to the tool shape and the cutting conditions, the measurement of the diameter of the workpiece does not make it possible to recognize the cutting edge position of the tool with high accuracy. In one example of the tool edge position measurement in the conventional NC lathe described above, the position of the tool edge relative to the center of the spindle is detected. However, as described above, since the unprocessed workpiece is left uncut, the diameter of the workpiece cannot be recognized with high accuracy only by detecting the position of the cutting edge of the tool with respect to the center of the spindle. For this reason, especially in the case of a workpiece requiring high precision,
It is necessary to newly prepare a dedicated measuring device for the workpiece and directly measure the workpiece, which is expensive. Further, in the conventional method, since the tool wear amount cannot be recognized, the tool life cannot be determined, and the tool replacement time cannot be predicted.
【0008】この発明は上述した事情から成されたもの
であり、この発明の目的は、加工物の削り残し量を算出
することにより、加工物の直径と工具の刃先位置を認識
するとともに、工具寿命の判断を行うことのできる工作
機械を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to calculate the uncut amount of a workpiece, thereby recognizing the diameter of the workpiece and the position of the cutting edge of the tool, and It is an object of the present invention to provide a machine tool capable of determining the life.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、主軸中心線に
対して回転可能に保持された加工物を加工するNC旋盤
等の工作機械に関するものであり、本発明の上記目的
は、工具を工作機械の主軸中心に対して移動可能な駆動
手段と、前記駆動手段の主軸中心線又は機械基準位置に
対する位置を検出する駆動位置検出手段と、加工物の前
記主軸中心線又は機械基準位置に対する位置を計測する
加工物位置計測手段と、加工物の削り残し量δを工具形
状及び切削条件に基づいて算出する削り残し量算出手段
と、前記計測された加工物の位置情報及び前記削り残し
量δの算出情報に基づいて前記主軸中心線又は機械基準
位置に対する工具の刃先位置を算出する刃先位置算出手
段と、前記刃先位置の算出情報から前記主軸中心線又は
機械基準位置に対する工具の刃先位置を認識し、前記削
り残し量δにより加工位置を補正して加工物の加工を行
う加工制御手段とを備えることによって達成される。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a machine tool such as an NC lathe for processing a work rotatably held about a spindle center line. Drive means movable with respect to the center of the spindle of the machine tool, drive position detecting means for detecting a position of the drive with respect to the center axis of the machine or a machine reference position, and a position of a workpiece with respect to the center axis of the machine or the machine reference position A workpiece position measuring means for measuring the unremoved amount δ of the workpiece based on the tool shape and the cutting conditions; and the measured position information of the workpiece and the unremoved amount δ. Cutting edge position calculating means for calculating a cutting edge position of the tool with respect to the spindle center line or the machine reference position based on the calculation information, and the spindle center line or the machine reference position from the cutting edge position calculation information. This is achieved by providing machining control means for recognizing the cutting edge position of the tool, correcting the machining position based on the uncut amount δ, and machining the workpiece.
【0010】また、工具を工作機械の主軸中心に対して
移動可能な駆動手段と、前記駆動手段の主軸中心線又は
機械基準位置に対する位置を検出する駆動位置検出手段
と、工具の刃先の前記主軸中心線又は機械基準位置に対
する位置を計測する刃先位置計測手段と、加工物の削り
残し量δを工具形状及び切削条件に基づいて算出する削
り残し量算出手段と、前記刃先位置計測手段により前記
主軸中心線又は機械基準位置に対する工具の刃先位置を
計測し、前記削り残し量δにより加工位置を補正して加
工物の加工を行う加工制御手段とを備えることによって
達成される。A drive means for moving the tool with respect to the center of the spindle of the machine tool; a drive position detecting means for detecting a position of the drive means with respect to a spindle center line or a machine reference position; Cutting edge position measuring means for measuring a position with respect to a center line or a machine reference position, uncut amount calculating means for calculating the uncut amount δ of the workpiece based on the tool shape and cutting conditions, and the spindle by the cutting edge position measuring means. This is achieved by providing machining control means for measuring the position of the cutting edge of the tool with respect to the center line or the machine reference position, correcting the machining position with the uncut amount δ, and machining the workpiece.
【0011】また、前記加工物位置計測手段により計測
された加工物の位置情報に基づいて工具の刃先の摩耗量
を算出する工具摩耗量算出手段と、前記摩耗量の算出情
報に基づいて当該工具の工具寿命への到達を認識する工
具寿命認識手段とを備えることによって、より効果的に
達成される。[0011] Further, tool wear amount calculating means for calculating the wear amount of the cutting edge of the tool based on the work position information measured by the work position measuring means, and the tool based on the wear amount calculation information. Tool life recognizing means for recognizing the reaching of the tool life.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】この発明の工作機械によれば、加
工物の直径と工具の刃先位置のいずれかを計測し、加工
物の削り残し量を算出することにより、加工物の直径と
工具の刃先位置を認識することができる。また、工具摩
耗が認識できるので、工具寿命の判断ができ、工具交換
時期の予測ができる。以下に説明する実施の形態では、
第一案として前者の形態(計測手段として加工物の位置
を計測する手段を備えた形態)を説明し、第二案として
後者の形態(計測手段として工具の刃先位置を計測する
手段を備えた形態)を説明する。According to the machine tool of the present invention, the diameter of the workpiece and the tool are measured by measuring either the diameter of the workpiece or the position of the cutting edge of the tool and calculating the uncut amount of the workpiece. Can be recognized. In addition, since tool wear can be recognized, tool life can be determined, and tool replacement time can be predicted. In the embodiment described below,
The first form describes the former form (form provided with means for measuring the position of the workpiece as measuring means), and the second form provides the latter form (measuring means for measuring the position of the blade edge of the tool as measuring means). Mode) will be described.
【0013】以下、本発明を具体化した一実施例を図面
に基づいて説明する。まず、本実施の形態の第一案の構
成要素を説明する。図1は、本実施の形態の第一案にお
ける工作機械の特に制御部の構成を詳細にした説明図で
ある。図1に示すように、加工物1は、主軸チャック2
にて保持され、主軸台3内の主軸回転用モータにて回転
する。そして、この加工物1を加工する工具4は、刃物
台6上のタレット5に装着されており、X軸ボールネジ
7及びX軸モータ8によってX軸方向に駆動し、その位
置は、X軸位置検出用エンコーダ9によって検出され
る。また、X軸位置検出用リニアスケール10により直
線的な位置検出も同時に行い高精度化を図っている。な
お、この直線的な位置検出手段は、リニアスケールに限
らずインダクトシン等も考えられる。同様に工具4は、
Z軸ボールネジ11及びZ軸モータ12によってZ軸方
向にも駆動し、その位置は、Z軸位置検出用エンコーダ
13によって検出される。また、タレット5には、加工
物計測用センサ14が装備されており、この加工物計測
用センサ14を前記の駆動手段で移動させ、検出部を加
工物1に当接し、加工物1の主軸中心線あるいは機械基
準位置に対する位置を計測する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, components of the first plan of the present embodiment will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating in detail a configuration of a control unit of a machine tool according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a workpiece 1 includes a spindle chuck 2
, And is rotated by a spindle rotation motor in the headstock 3. A tool 4 for processing the workpiece 1 is mounted on a turret 5 on a tool rest 6 and is driven in an X-axis direction by an X-axis ball screw 7 and an X-axis motor 8, and its position is the X-axis position. It is detected by the detection encoder 9. Further, linear position detection is simultaneously performed by the X-axis position detection linear scale 10 to achieve high accuracy. The linear position detecting means is not limited to the linear scale but may be an inductosin or the like. Similarly, tool 4
It is also driven in the Z-axis direction by a Z-axis ball screw 11 and a Z-axis motor 12, and its position is detected by a Z-axis position detection encoder 13. Further, the turret 5 is equipped with a workpiece measuring sensor 14. The workpiece measuring sensor 14 is moved by the above-mentioned driving means, and the detection unit is brought into contact with the workpiece 1, and the spindle of the workpiece 1 is rotated. Measure the position relative to the center line or the machine reference position.
【0014】前記機械基準位置とは、特願平7−275
849号公報に記載のように、例えば主軸の一部、主軸
チャック2の一部等を機械基準点とすることもできる。
この場合も主軸中心線に対する比較的正確な位置計測を
行える。また、機械の動作を制御するメインプロセッサ
21には、加工物計測用センサ14が加工物1に当接し
た際の感応信号を検出し、その時の座標値を記憶する測
定座標値記憶部15が設けられている。さらに、メイン
プロセッサ21には、工具形状及び切削条件に基づいて
加工物1の削り残し量δを算出する削り残し量算出部1
6も設けられており、この削り残し量算出部16で算出
した削り残し量δと前記測定座標値記憶部15に記憶し
た座標値に基づき、工具刃先位置/摩耗量算出部17に
おいて、工具4の主軸中心線あるいは機械基準位置に対
する工具4の刃先位置と摩耗量が算出される。そして、
この工具4の刃先位置と前記削り残し量δにより、補正
値算出部18において加工位置の補正値を算出できるよ
うになっている。そして、この補正値と加工プログラム
に基づいて加工座標値算出部20において算出される移
動、停止指令値が、サーボプロセッサ22に入力され
る。そして、パワー増幅器23を介して機械に伝達され
機械の動作を制御している。The mechanical reference position is defined in Japanese Patent Application No. 7-275.
As described in Japanese Patent No. 849, for example, a part of the spindle, a part of the spindle chuck 2 and the like can be used as a mechanical reference point.
Also in this case, relatively accurate position measurement with respect to the spindle center line can be performed. The main processor 21 that controls the operation of the machine includes a measurement coordinate value storage unit 15 that detects a response signal when the workpiece measurement sensor 14 abuts on the workpiece 1 and stores the coordinate value at that time. Is provided. Further, the main processor 21 includes an uncut amount calculation unit 1 that calculates an uncut amount δ of the workpiece 1 based on the tool shape and the cutting conditions.
The tool cutting edge position / wear amount calculation unit 17 determines the tool 4 based on the uncut amount δ calculated by the uncut amount calculation unit 16 and the coordinate values stored in the measured coordinate value storage unit 15. Of the tool 4 with respect to the main spindle center line or the machine reference position and the wear amount are calculated. And
The correction value calculator 18 can calculate the correction value of the processing position based on the cutting edge position of the tool 4 and the uncut amount δ. Then, a movement / stop command value calculated by the processing coordinate value calculation unit 20 based on the correction value and the processing program is input to the servo processor 22. The power is transmitted to the machine via the power amplifier 23 to control the operation of the machine.
【0015】また、工具刃先位置/摩耗量算出部17の
出力より、工具寿命判定部19において工具4の寿命を
判定し、工具寿命に達していた際には、加工停止指令が
サーボプロセッサ22に入力され、加工を停止するとと
もに、工具交換メッセージが操作盤に表示される。な
お、前記加工物計測用センサ14は、本実施の形態の接
触式のセンサに限らず、ビデオ等の映像信号やレーザを
利用して、加工物の位置を非接触で計測する方法等も考
えられる。また、接触式のものでも、ON/OFF検出
だけでなく、アナログ検出でセンサ接触後の加工物計測
用センサ14の移動距離も検出できるものであれば、さ
らに高精度な加工物1の位置検出が可能となる。The tool life determining unit 19 determines the life of the tool 4 from the output of the tool edge position / wear amount calculating unit 17. If the tool life has been reached, a machining stop command is sent to the servo processor 22. Input is performed, machining is stopped, and a tool change message is displayed on the operation panel. Note that the workpiece measurement sensor 14 is not limited to the contact type sensor of the present embodiment, and a method of non-contact measurement of the location of the workpiece using a video signal such as a video or a laser is also considered. Can be In addition, even if the contact type is not only the ON / OFF detection, but also the analog detection, the position of the workpiece 1 can be detected with higher accuracy if the movement distance of the workpiece measuring sensor 14 after the sensor contact can be detected. Becomes possible.
【0016】次に、NC旋盤による加工における加工誤
差の発生を説明する。図2は、本実施の形態の第一案に
おける工作機械の要部の位置関係と加工誤差を示した図
である。NC旋盤による加工では、加工中の切削熱、主
軸モータの発熱等に起因して、加工物計測用センサ14
及び工具4を備えたタレット5の中心位置と主軸中心位
置との距離X5がX5Eだけ変位する。また、工具4の
摩耗により、タレット5の中心位置と工具4の刃先の位
置との距離X4がX4Eだけ変位する。Next, the occurrence of a machining error in machining by the NC lathe will be described. FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship and a processing error of a main part of the machine tool according to the first embodiment of the present invention. In the machining by the NC lathe, the workpiece measurement sensor 14 is generated due to cutting heat during machining, heat generation of the spindle motor, and the like.
The distance X5 between the center position of the turret 5 provided with the tool 4 and the center position of the spindle is displaced by X5E. Further, due to the wear of the tool 4, the distance X4 between the center position of the turret 5 and the position of the cutting edge of the tool 4 is displaced by X4E.
【0017】図3は、本発明に係るNC旋盤による加工
の経過にともなう加工誤差の一般的な変化を示した図で
ある。加工中の切削熱、主軸モータの発熱等に起因して
発生する熱変位誤差は、加工開始直後は、機械各部の温
度上昇が激しいため、急激に増加する。そして、機械各
部の温度が飽和状態に近づくと、安定する。また、工具
摩耗誤差は、工具使用開始時は、初期摩耗により急激に
増加し、やがて、定常摩耗に入り安定する。そして、工
具寿命が近づくと、再び急激に増加する。この図3に示
すように、熱変位誤差と工具摩耗誤差は、異なった時定
数を持って変化しているので、加工誤差を計測するだけ
では、工具摩耗誤差を認識し、補正することはできな
い。FIG. 3 is a view showing a general change of a processing error with the progress of the processing by the NC lathe according to the present invention. The thermal displacement error generated due to cutting heat during processing, heat generation of the spindle motor, and the like increases rapidly immediately after the start of processing because the temperature of each part of the machine is sharply increased. Then, when the temperature of each part of the machine approaches a saturated state, it is stabilized. Further, the tool wear error rapidly increases at the start of use of the tool due to the initial wear, and eventually enters steady wear and becomes stable. Then, as the tool life approaches, it increases sharply again. As shown in FIG. 3, since the thermal displacement error and the tool wear error change with different time constants, it is not possible to recognize and correct the tool wear error only by measuring the machining error. .
【0018】次に、本実施の形態の第一案におけるNC
旋盤による加工時の動作例について説明する。図4は、
本実施の形態の第一案におけるNC旋盤による加工の動
作状況を示すフローチャートである。加工前に、工具4
の主軸中心線あるいは機械基準位置に対する位置を設定
し、工具形状を入力する(ステップS1)。そして、加
工プログラムに基づき加工を行い、計測挿入個数あるい
は時間(加工距離、切削条件等により決定される計測動
作を行う所定の加工個数あるいは加工時間)に到達する
と、メインプロセッサ21より、加工物計測指令が出さ
れ、加工物1の計測を行う(ステップS2、S3)。そ
して、加工物計測用センサ14により加工物1のX軸座
標位置X1及びX2を計測する(ステップS4)。ま
た、上記ステップS1で設定した工具形状と切削条件に
基づいて加工物1の削り残し量δを算出する(ステップ
S5)。そして、計測した前記X軸座標位置X1及びX
2と削り残し量δより、主軸中心線あるいは機械基準位
置に対する工具4の刃先位置と、摩耗量X4Eを算出す
る(ステップS6)。そして、この工具摩耗量X4Eよ
り、工具4が工具寿命に到達しているか否かの判定を行
う(ステップS7)。工具摩耗量が工具寿命に未到達の
時には、次加工の切削条件で再度削り残し量δを算出
し、先に算出した工具4の刃先位置とから、加工位置を
補正し、加工を継続する(ステップS8)。また、工具
摩耗量が工具寿命に到達している時には、加工を停止
し、工具交換メッセージを操作盤に表示する(ステップ
S9)。そして、工具交換を行い(ステップS10)、
工具の初期設定を行ってから加工を再開する。Next, the NC according to the first embodiment of the present invention will be described.
An operation example at the time of machining by a lathe will be described. FIG.
It is a flowchart which shows the operation | movement situation of the process by NC lathe in the first plan of this Embodiment. Before machining, tool 4
Is set with respect to the spindle center line or the machine reference position, and a tool shape is input (step S1). When processing is performed based on the processing program and the number of measured insertions or time (a predetermined processing number or processing time for performing a measurement operation determined by a processing distance, a cutting condition, or the like) is reached, the main processor 21 measures the workpiece. A command is issued to measure the workpiece 1 (steps S2 and S3). Then, the X-axis coordinate positions X1 and X2 of the workpiece 1 are measured by the workpiece measuring sensor 14 (Step S4). Further, the uncut amount δ of the workpiece 1 is calculated based on the tool shape and the cutting conditions set in step S1 (step S5). The measured X-axis coordinate positions X1 and X
2 and the uncut amount δ, the cutting edge position of the tool 4 with respect to the spindle center line or the machine reference position and the wear amount X4E are calculated (step S6). Then, based on the tool wear amount X4E, it is determined whether or not the tool 4 has reached the tool life (step S7). When the tool wear amount has not reached the tool life, the uncut amount δ is calculated again under the cutting conditions for the next processing, the processing position is corrected from the previously calculated cutting edge position of the tool 4, and processing is continued ( Step S8). If the tool wear amount has reached the tool life, machining is stopped and a tool change message is displayed on the operation panel (step S9). Then, a tool change is performed (step S10),
Processing is restarted after initial setting of the tool.
【0019】次に、本実施の形態の第一案における加工
物計測用センサ14による加工物1の位置計測を説明す
る。図5は、本実施の形態の第一案における加工物計測
用センサ14による加工物1の位置の計測動作を示す説
明図である。また、図6は、本実施の形態の第一案にお
ける加工物計測用センサ14による加工物1の位置の計
測動作の流れを示すフローチャートである。図5及び図
6に示すように、まず、メインプロセッサ21より加工
物計測指令が出されると、加工物計測用センサ14は、
X軸及びZ軸の駆動手段により、刃物台待避位置より、
計測開始位置A点に位置決めされる(ステップS1
1)。次に、加工物計測用センサ14が加工物1に接触
し、感応信号が発生するまで、X軸方向の微小送りによ
り、加工物計測用センサ14を加工物1に接近させる
(ステップS12)。そして、加工物計測用センサ14
のセンサスイッチがONとなり、この感応信号が、測定
座標値記憶部15に検出されると、X軸方向の微小送り
を停止する(ステップS13、S14)。そして、この
微小送り停止時のX軸座標位置X1を測定座標値記憶部
15に記憶する(ステップS15)。Next, the position measurement of the workpiece 1 by the workpiece measuring sensor 14 according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram showing an operation of measuring the position of the workpiece 1 by the workpiece measuring sensor 14 in the first proposal of the present embodiment. FIG. 6 is a flowchart showing a flow of the operation of measuring the position of the workpiece 1 by the workpiece measuring sensor 14 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 5 and 6, first, when a workpiece measurement command is issued from the main processor 21, the workpiece measurement sensor 14 becomes
With the X-axis and Z-axis driving means,
It is positioned at the measurement start position A (step S1).
1). Next, the workpiece measurement sensor 14 is made to approach the workpiece 1 by minute feed in the X-axis direction until the workpiece measurement sensor 14 contacts the workpiece 1 and a response signal is generated (step S12). Then, the workpiece measurement sensor 14
When the sensor switch is turned on and this response signal is detected by the measured coordinate value storage unit 15, the micro feed in the X-axis direction is stopped (steps S13 and S14). Then, the X-axis coordinate position X1 at the time of the minute feed stop is stored in the measured coordinate value storage unit 15 (step S15).
【0020】次に、加工物計測用センサ14は、接触位
置から、X軸方向の微小送りにより、前記計測開始位置
A点に移動し、さらに、 X軸及びZ軸の駆動手段によ
り、計測開始位置B点に位置決めされる(ステップS1
6)。次に、加工物計測用センサ14が加工物1に接触
し、感応信号が発生するまで、X軸方向の微小送りによ
り、加工物計測用センサ14を加工物1に接近させる
(ステップS17)。そして、加工物計測用センサ14
のセンサスイッチがONとなり、この感応信号が、測定
座標値記憶部15に検出されると、X軸方向の微小送り
を停止する(ステップS18、S19)。そして、この
微小送り停止時のX軸座標位置X2を測定座標値記憶部
15に記憶する(ステップS20)。次に、加工物計測
用センサ14をX軸及びZ軸の駆動手段により、刃物台
待避位置に移動し(ステップS21)、加工物計測の動
作を終了する。Next, the workpiece measurement sensor 14 moves from the contact position to the measurement start position A by minute feed in the X-axis direction, and further starts measurement by the X-axis and Z-axis driving means. Positioning is performed at point B (step S1
6). Next, the workpiece measurement sensor 14 is brought close to the workpiece 1 by minute feed in the X-axis direction until the workpiece measurement sensor 14 contacts the workpiece 1 and a response signal is generated (step S17). Then, the workpiece measurement sensor 14
When the sensor signal is turned on and this response signal is detected by the measured coordinate value storage unit 15, the micro feed in the X-axis direction is stopped (steps S18 and S19). Then, the X-axis coordinate position X2 at the time of stopping the minute feed is stored in the measured coordinate value storage unit 15 (step S20). Next, the workpiece measurement sensor 14 is moved to the tool rest retreat position by the X-axis and Z-axis driving means (step S21), and the operation of workpiece measurement ends.
【0021】次に、本実施の形態の第一案における工具
摩耗量算出及び熱変位量算出について説明する。図7
は、本実施の形態の第一案における工具摩耗量の算出を
示す説明図である。加工が進むにつれて、工具4がX4
Eだけ摩耗すると、図2に示したように、タレット5の
中心位置と工具4の刃先の位置との距離X4は、X4E
だけ変位する。また、タレット5の中心位置と加工物計
測用センサ14の測定子との距離X14は、変位しな
い。このため、図7に示すように、加工後の計測値X
1’は加工前の計測値X1よりX4Eだけ大きくなる。
従って、工具摩耗量X4Eは、加工前後の加工物1の位
置の計測のみで求めることができ、次の数1で算出でき
る。Next, the calculation of the tool wear amount and the calculation of the thermal displacement amount in the first plan of the embodiment will be described. FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing calculation of a tool wear amount in the first alternative of the present embodiment. As machining progresses, tool 4 becomes X4
When only E wears, as shown in FIG. 2, the distance X4 between the center position of the turret 5 and the position of the cutting edge of the tool 4 becomes X4E
Only displace. The distance X14 between the center position of the turret 5 and the tracing stylus of the workpiece measuring sensor 14 does not change. For this reason, as shown in FIG.
1 ′ is larger by X4E than the measured value X1 before processing.
Therefore, the tool wear amount X4E can be obtained only by measuring the position of the workpiece 1 before and after machining, and can be calculated by the following equation (1).
【数1】X4E=X1’−X1## EQU1 ## X4E = X1'-X1
【0022】図8は、本実施の形態の第一案における熱
変位量の算出を示す説明図である。加工前の計測値X1
及びX2より、主軸中心位置のX座標XCが、次の数2
で算出できる。FIG. 8 is an explanatory diagram showing the calculation of the amount of thermal displacement in the first embodiment of the present invention. Measurement value X1 before processing
From X2 and X2, the X coordinate XC of the center position of the spindle is given by the following equation 2.
Can be calculated.
【数2】XC=(X1+X2)/2 加工中の切削熱、主軸モータの発熱等に起因して、図2
に示したように、加工物計測用センサ14及び工具4を
備えたタレット5の中心位置と主軸中心位置との距離X
5がX5Eだけ増加したとする。また、タレット5の中
心位置と工具4の刃先の位置との距離X4及び、タレッ
ト5の中心位置と加工物計測用センサ14の測定子との
距離X14は、変位していないとする。このとき、図8
に示すように、加工後の計測値X1’は、加工前の計測
値X1で変わらない。そして、加工後の計測値X2’
は、加工前の計測値X2より熱変位量X5Eの2倍だけ
小さくなる。従って、加工後の計測値X1’及びX2’
より、加工後の主軸中心位置のX座標XC’は、次の数
3のようになる。XC = (X1 + X2) / 2 Due to cutting heat during machining, heat generation of the spindle motor, and the like, FIG.
, The distance X between the center position of the turret 5 including the workpiece measuring sensor 14 and the tool 4 and the center position of the spindle.
Assume that 5 has increased by X5E. It is also assumed that the distance X4 between the center position of the turret 5 and the position of the cutting edge of the tool 4 and the distance X14 between the center position of the turret 5 and the tracing stylus of the workpiece measuring sensor 14 are not displaced. At this time, FIG.
As shown in (1), the measured value X1 'after processing remains unchanged from the measured value X1 before processing. And the measured value X2 'after processing
Is smaller than the measured value X2 before processing by twice the thermal displacement X5E. Therefore, the measured values X1 ′ and X2 ′ after processing
Therefore, the X coordinate XC 'of the center position of the main shaft after processing is as shown in the following Expression 3.
【0023】[0023]
【数3】 XC’=(X1’+X2’)/2=XC−X5E 故に、熱変位量X5Eは、次の数4で算出できる。XC ′ = (X1 ′ + X2 ′) / 2 = XC−X5E Therefore, the thermal displacement X5E can be calculated by the following Expression 4.
【数4】X5E= XC−XC’ ただし、熱変位量X5Eは、タレット5の中心位置が主
軸中心位置から離れる方向を正とする。また、熱変位量
X5Eの算出手順は、本実施の形態の計測手順に限ら
ず、加工前後の計測値の差を求めた後に、主軸中心位置
のX座標の変位を求める方法等も考えられる。そして、
この工具摩耗量X4Eと熱変位量X5Eより、主軸中心
線あるいは機械基準位置に対する工具4の刃先位置が算
出できる。X5E = XC-XC 'Here, the thermal displacement amount X5E is positive when the center position of the turret 5 is away from the main shaft center position. Further, the calculation procedure of the thermal displacement amount X5E is not limited to the measurement procedure of the present embodiment, but may be a method of obtaining the difference between the measured values before and after the processing and then obtaining the displacement of the X coordinate of the main shaft center position. And
From the tool wear amount X4E and the thermal displacement amount X5E, the cutting edge position of the tool 4 with respect to the spindle center line or the mechanical reference position can be calculated.
【0024】次に、本実施の形態の第二案の構成要素を
説明する。図9は、本実施の形態の第二案における工作
機械の特に制御部の構成を詳細にした説明図である。図
9に示すように、加工物1は、主軸チャック2にて保持
され、主軸台3内の主軸回転用モータにて回転する。そ
して、この加工物1を加工する工具4は、刃物台6上の
タレット5に装着されており、X軸ボールネジ7及びX
軸モータ8によってX軸方向に駆動し、その位置は、X
軸位置検出用エンコーダ9によって検出される。また、
X軸位置検出用リニアスケール10により直線的な位置
検出も同時に行い高精度化を図っている。なお、この直
線的な位置検出手段は、リニアスケールに限らずインダ
クトシン等も考えられる。同様に工具4は、Z軸ボール
ネジ11及びZ軸モータ12によってZ軸方向にも駆動
し、その位置は、Z軸位置検出用エンコーダ13によっ
て検出される。そして、工具4を前記の駆動手段で移動
させ、工具4の刃先を当接する事により、工具4の刃先
の主軸中心線、あるいは機械基準位置に対する位置を計
測する工具刃先位置計測用センサ24が、センサアーム
25に装着されている。Next, components of the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating in detail the configuration of the control unit of the machine tool according to the second alternative of the present embodiment. As shown in FIG. 9, the workpiece 1 is held by a spindle chuck 2 and is rotated by a spindle rotation motor in a headstock 3. A tool 4 for processing the workpiece 1 is mounted on a turret 5 on a tool rest 6 and has an X-axis ball screw 7 and an X-axis ball screw 7.
Driven in the X-axis direction by the shaft motor 8, the position of which is
It is detected by the shaft position detecting encoder 9. Also,
Linear position detection is also performed simultaneously by the X-axis position detection linear scale 10 for higher accuracy. The linear position detecting means is not limited to the linear scale but may be an inductosin or the like. Similarly, the tool 4 is also driven in the Z-axis direction by a Z-axis ball screw 11 and a Z-axis motor 12, and the position is detected by a Z-axis position detection encoder 13. Then, the tool 4 is moved by the above-mentioned driving means, and by contacting the cutting edge of the tool 4, the tool cutting edge position measuring sensor 24 for measuring the position of the cutting edge of the tool 4 with respect to the main shaft center line or the mechanical reference position is provided. It is mounted on the sensor arm 25.
【0025】前記機械基準位置とは、特願平7−275
849号公報に記載のように、例えば主軸の一部、チャ
ック2の一部等を機械基準点とすることもできる。この
場合も主軸中心線に対する比較的正確な位置計測を行え
る。また、この工具刃先位置計測用センサ24は、加工
時には機械外に待避しており、計測時にのみ機械内の主
軸中心線上に振り込まれる。また、機械の動作を制御す
るメインプロセッサ21には、工具4が工具刃先位置計
測用センサ24に当接した際の感応信号を検出し、その
時のX軸座標値X3を記憶する測定座標値記憶部15が
設けられている。そして、このX軸座標値X3より工具
刃先位置算出部26において主軸中心線に対する工具4
の刃先の位置を算出できるようになっている。さらに、
メインプロセッサ21には、工具形状及び切削条件に基
づいて加工物1の削り残し量δを算出する削り残し量算
出部16も設けられいる。この削り残し量算出部16で
算出した削り残し量δと前記測定座標値記憶部15に記
憶したX軸座標値X3に基づき、補正値算出部18にお
いて加工位置の補正値を算出できるようになっている。
そして、この補正値と加工プログラムに基づいて加工座
標値算出部20において算出される移動、停止指令値
が、サーボプロセッサ22に入力される。そして、パワ
ー増幅器23を介して機械に伝達され機械の動作を制御
している。The mechanical reference position is defined in Japanese Patent Application No. 7-275.
As described in Japanese Patent No. 849, for example, a part of the spindle, a part of the chuck 2 and the like can be used as the mechanical reference point. Also in this case, relatively accurate position measurement with respect to the spindle center line can be performed. The tool edge position measuring sensor 24 is retracted outside the machine at the time of machining, and is swung onto the center line of the main spindle in the machine only at the time of measurement. In addition, the main processor 21 that controls the operation of the machine detects a response signal when the tool 4 comes into contact with the tool edge position measuring sensor 24 and stores a measured coordinate value X3 at which the X-axis coordinate value X3 is stored. A part 15 is provided. Then, based on the X-axis coordinate value X3, the tool cutting edge position calculation unit 26 calculates the position of the tool 4 with respect to the spindle center line.
The position of the cutting edge can be calculated. further,
The main processor 21 is also provided with an uncut amount calculation unit 16 that calculates an uncut amount δ of the workpiece 1 based on the tool shape and the cutting conditions. Based on the uncut amount δ calculated by the uncut amount calculation unit 16 and the X-axis coordinate value X3 stored in the measured coordinate value storage unit 15, the correction value calculation unit 18 can calculate the correction value of the machining position. ing.
Then, a movement / stop command value calculated by the processing coordinate value calculation unit 20 based on the correction value and the processing program is input to the servo processor 22. The power is transmitted to the machine via the power amplifier 23 to control the operation of the machine.
【0026】なお、工具刃先位置計測用センサ24は、
本実施の形態の接触式のセンサに限らず、ビデオ等の映
像信号やレーザを利用して、加工物の位置を非接触で計
測する方法等も考えられる。また、接触式のものでも、
ON/OFF検出だけでなく、アナログ検出でセンサ接
触後の工具4の移動距離も検出できるものであれば、さ
らに高精度な工具刃先位置の検出が可能となる。The tool edge position measuring sensor 24 is
Not limited to the contact-type sensor according to the present embodiment, a method of non-contact measurement of the position of a workpiece using a video signal such as a video or a laser may be considered. Also, even with contact type,
If the moving distance of the tool 4 after the sensor contact can be detected not only by ON / OFF detection but also by analog detection, it is possible to detect the tool edge position with higher accuracy.
【0027】次に、本実施の形態の第二案におけるNC
旋盤による加工時の動作例について説明する。図10
は、本実施の形態の第二案におけるNC旋盤による加工
の動作状況を示すフローチャートである。加工前に、工
具4の主軸中心線あるいは機械基準位置に対する位置を
設定し、工具形状を入力する(ステップS31)。そし
て、加工プログラムに基づき加工を行い、計測挿入個数
あるいは時間に到達すると、メインプロセッサ21よ
り、工具刃先位置計測指令が出され、工具4の主軸中心
線あるいは機械基準位置に対する位置計測を行う(ステ
ップS32、S33)。そして、工具4を工具刃先位置
計測用センサ24に当接し、この時のX軸座標位置X3
を計測し、主軸中心線あるいは機械基準位置に対する工
具刃先位置を算出する(ステップS34、S35)。ま
た、上記ステップS31で設定した工具形状と切削条件
より、加工物1の削り残し量δを算出する(ステップS
36)。そして、この計測した前記主軸中心線あるいは
機械基準位置に対する工具刃先位置より、加工位置を補
正し、加工を継続する(ステップS37)。Next, the NC in the second plan of the present embodiment will be described.
An operation example at the time of machining by a lathe will be described. FIG.
9 is a flowchart showing an operation state of machining by the NC lathe in the second alternative of the embodiment. Before machining, the position of the tool 4 with respect to the spindle center line or the machine reference position is set, and the tool shape is input (step S31). Then, machining is performed based on the machining program, and when the number of measurement insertions or the time has been reached, a tool edge position measurement command is issued from the main processor 21 to measure the position of the tool 4 with respect to the spindle center line or the machine reference position (step S32, S33). Then, the tool 4 comes into contact with the tool edge position measuring sensor 24, and the X-axis coordinate position X3
Is measured, and the tool edge position with respect to the spindle center line or the machine reference position is calculated (steps S34 and S35). In addition, the uncut amount δ of the workpiece 1 is calculated from the tool shape and the cutting conditions set in step S31 (step S31).
36). Then, the machining position is corrected based on the measured tool edge position with respect to the spindle center line or the machine reference position, and machining is continued (step S37).
【0028】次に、本実施の形態の第二案における工具
刃先位置計測用センサ24による工具刃先位置計測を説
明する。図11は、本実施の形態の第二案における工具
刃先位置計測の計測動作を示す説明図である。また、図
12は、本実施の形態の第二案における工具刃先位置計
測の計測動作の流れを示すフローチャートである。図1
1及び図12に示すように、まず、メインプロセッサ2
1より工具刃先位置計測指令が出されると、工具4は、
X軸及びZ軸の駆動手段により、刃物台待避位置に位置
決めされる(ステップS41)。次に、工具4の待避
が、メインプロセッサ21に確認されると、センサアー
ム25をセンサ待避位置から機械内の計測位置に振り込
む(ステップS42)。次に、工具4を、刃物台待避位
置から、X軸及びZ軸の駆動手段により、計測開始位置
E点に位置決めする(ステップS43)。次に、工具4
が工具刃先位置計測用センサ24に接触し、感応信号が
発生するまで、X軸方向の微小送りにより、工具4を工
具刃先位置計測用センサ24に接近させる(ステップS
44)。Next, the measurement of the tool edge position by the tool edge position measuring sensor 24 according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is an explanatory diagram showing a measurement operation of tool edge position measurement in the second alternative of the present embodiment. FIG. 12 is a flowchart showing the flow of the measurement operation of the tool edge position measurement in the second alternative of the present embodiment. FIG.
As shown in FIG. 1 and FIG.
When a tool edge position measurement command is issued from 1, the tool 4
The X-axis and Z-axis driving units position the tool rest at the tool rest retracting position (step S41). Next, when the retraction of the tool 4 is confirmed by the main processor 21, the sensor arm 25 is transferred from the sensor retreat position to the measurement position in the machine (step S42). Next, the tool 4 is positioned from the tool rest retracting position to the measurement start position E by the X-axis and Z-axis driving means (step S43). Next, tool 4
Contacts the tool 4 with the tool edge position measuring sensor 24 by minute feed in the X-axis direction until a contact signal comes into contact with the tool edge position measuring sensor 24 (step S).
44).
【0029】そして、工具刃先位置計測用センサ24の
センサスイッチがONとなり、この感応信号が、測定座
標値記憶部15に検出されると、X軸方向の微小送りを
停止する(S45、S46)。そして、この微小送り停
止時のX軸座標位置X3を測定座標値記憶部15に記憶
する(ステップS47)。次に、工具4を、接触位置か
ら、X軸及びZ軸の駆動手段により、刃物台待避位置に
位置決めする(ステップS48)。次に、工具4の待避
が、メインプロセッサ21に確認されると、センサアー
ム25を、機械内の計測位置からセンサ待避位置に振り
出し(ステップS49)、工具刃先位置計測の動作を終
了する。Then, when the sensor switch of the sensor 24 for measuring the position of the tool edge is turned on and this response signal is detected by the measured coordinate value storage section 15, the minute feed in the X-axis direction is stopped (S45, S46). . Then, the X-axis coordinate position X3 at the time of stopping the minute feed is stored in the measured coordinate value storage unit 15 (step S47). Next, the tool 4 is positioned from the contact position to the tool post retreat position by the X-axis and Z-axis driving means (step S48). Next, when the retraction of the tool 4 is confirmed by the main processor 21, the sensor arm 25 is swung out from the measurement position in the machine to the sensor retreat position (step S49), and the operation of the tool edge position measurement ends.
【0030】次に、本実施の形態における加工物1の削
り残し量δの算出について説明する。図13は切削加工
時の加工物1の形状を示す説明図である。この図13で
は、主軸中心線に対する工具4の刃先の位置を認識する
ことにより、加工物1の直径がD1になるように切削加
工している。しかしながら、実際には、工具形状や切削
条件の影響、特に工具刃先ノーズ半径R及び送り速度
(加工物1回転あたり)fの影響により、δだけ削り残
しが生じる。このため、加工物1は目標加工径D1より
も2δだけ大きい直径D2に加工されてしまう。従っ
て、高精度な加工を行うためには、主軸中心に対する工
具4の刃先の位置と、加工物1の直径を認識し、補正す
る必要がある。Next, the calculation of the uncut amount δ of the workpiece 1 in the present embodiment will be described. FIG. 13 is an explanatory diagram showing the shape of the workpiece 1 during cutting. In FIG. 13, the cutting is performed so that the diameter of the workpiece 1 becomes D1 by recognizing the position of the cutting edge of the tool 4 with respect to the center line of the spindle. However, in actuality, an uncut portion by δ occurs due to the influence of the tool shape and cutting conditions, particularly the influence of the tool tip nose radius R and the feed speed (per rotation of the workpiece) f. For this reason, the workpiece 1 is processed into a diameter D2 that is larger than the target processing diameter D1 by 2δ. Therefore, in order to perform high-precision machining, it is necessary to recognize and correct the position of the cutting edge of the tool 4 with respect to the center of the spindle and the diameter of the workpiece 1.
【0031】図14は、本実施の形態における加工物1
の削り残し量δの代数式による算出についての説明図で
ある。図14は、加工物が1回転する間に刃先ノーズ半
径Rの工具4がOからO’に移動したときを表し、図中
GHが削り残し量δである。図14において、GHは、
次の数5で表せる。FIG. 14 shows a workpiece 1 according to the present embodiment.
FIG. 9 is an explanatory diagram of calculation of an uncut amount δ of the above by an algebraic expression. FIG. 14 shows a case where the tool 4 having the cutting edge nose radius R moves from O to O ′ during one rotation of the workpiece, and GH in the figure represents the uncut amount δ. In FIG. 14, GH is
It can be expressed by the following Equation 5.
【数5】GH=OI−FG また、図14において次の数6、数7に示される関係が
ある。GH = OI-FG Further, there is a relationship shown in the following Expressions 6 and 7 in FIG.
【数6】OI=OG=R## EQU6 ## OI = OG = R
【数7】OF=f/2 故に、削り残し量δは、次の数8によって算出できる。## EQU7 ## Since OF = f / 2, the uncut amount δ can be calculated by the following equation (8).
【数8】δ=GH=R−√(R2−(f/2)2) ただし、上記数8は、加工物1の加工面が工具4の刃先
ノーズ半径Rで削れたときにのみ有効で、それ以外の時
には、上記数8の式よりも複雑な代数式となる。Δ = GH = R−√ (R 2 − (f / 2) 2 ) where the above equation (8) is effective only when the machined surface of the workpiece 1 is cut with the nose radius R of the tool 4. At other times, the algebraic expression becomes more complicated than the expression of the above Expression 8.
【0032】加工物1の削り残し量δの算出は、通常の
精度の加工については、前記数8による算出で十分であ
る。ただし、特に高精度な加工を必要とする場合には、
工具刃先ノーズ半径Rの変化、加工物材質の違い等も考
慮する必要があり、前記数8のような簡単な代数計算で
算出することは困難である。そこで、この場合には、図
15に示すような、学習機能を持ち、多変数入力が可能
で、非線形な関係の制御が可能であるニューラルネット
ワーク法を用いる。加工前にメインプロセッサ21に工
具刃先ノーズ半径R、工具刃先角度、工具材種、加工物
材種、送り速度(加工物1回転あたり)、切削速度、切
込み、加工時間を入力しておき、これらのデータをニュ
ーラルネットワークの入力層へ入力する。そして各入力
値は、中間層にて任意の重みを持って演算され、出力層
より加工物1の削り残し量δが出力される。このニュー
ラルネットワーク法は、演算を繰り返すことにより、前
記の重みを決定し、高精度な出力を出す学習機能を備え
ている特徴がある。なお、加工物1の削り残し量δの推
定は、本実施例のニューラルネットワーク法に限らず、
ファジー制御等は等価的にニューラルネットワーク法に
置き換えることが可能であり、ファジー制御による実現
も本発明に含む。For the calculation of the uncut amount δ of the workpiece 1, the calculation by the above equation (8) is sufficient for ordinary precision processing. However, especially when high precision processing is required,
It is necessary to consider the change in the nose radius R of the tool blade, the difference in the material of the workpiece, and the like, and it is difficult to calculate the nose radius R by a simple algebraic calculation as shown in Expression 8. Therefore, in this case, a neural network method having a learning function, capable of multivariable input, and capable of controlling a non-linear relationship as shown in FIG. 15 is used. Before machining, the tool blade nose radius R, tool edge angle, tool type, workpiece type, feed rate (per revolution of the workpiece), cutting speed, depth of cut, and machining time are input to the main processor 21 before machining. Is input to the input layer of the neural network. Each input value is calculated with an arbitrary weight in the intermediate layer, and the uncut amount δ of the workpiece 1 is output from the output layer. This neural network method has a feature of having a learning function of determining the above-mentioned weights by repeating the operation and outputting a highly accurate output. The estimation of the uncut amount δ of the workpiece 1 is not limited to the neural network method according to the present embodiment.
Fuzzy control and the like can be equivalently replaced by a neural network method, and realization by fuzzy control is also included in the present invention.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上詳術したように、この発明の工作機
械によれば、加工物の直径と工具の刃先位置のいずれか
を計測し、加工物の削り残し量を算出することにより、
加工物の直径と工具の刃先位置を認識することができ
る。このため、加工位置を高精度に認識し、制御した加
工が実現することができる。また、工具摩耗が認識でき
るので、工具寿命の判断ができ、工具交換時期の予測が
できる。このため、工具の欠損を未然に防ぎ、長時間安
定した加工が実現することができる。As described above in detail, according to the machine tool of the present invention, either the diameter of the workpiece or the position of the cutting edge of the tool is measured, and the uncut amount of the workpiece is calculated.
The diameter of the workpiece and the position of the cutting edge of the tool can be recognized. For this reason, the processing position can be recognized with high accuracy and controlled processing can be realized. In addition, since tool wear can be recognized, tool life can be determined, and tool replacement time can be predicted. For this reason, the loss of the tool is prevented beforehand, and stable machining for a long time can be realized.
【図1】本実施の形態の第一案における工作機械の特に
制御部の構成を詳細にした説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating in detail a configuration of a control unit of a machine tool according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本実施の形態の第一案における工作機械の要部
の位置関係と加工誤差を示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a positional relationship and a processing error of a main part of a machine tool according to a first embodiment of the present invention.
【図3】本発明に係るNC旋盤による加工の経過にとも
なう加工誤差の一般的な変化を示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a general change in a processing error with the progress of processing by an NC lathe according to the present invention.
【図4】本実施の形態の第一案におけるNC旋盤による
加工の動作状況を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an operation state of machining by an NC lathe according to the first embodiment of the present invention.
【図5】本実施の形態の第一案における加工物の位置の
計測動作を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a measurement operation of a position of a workpiece according to the first embodiment of the present invention.
【図6】本実施の形態の第一案における加工物の位置の
計測動作の流れを示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a flow of an operation of measuring a position of a workpiece according to the first embodiment of the present invention;
【図7】本実施の形態の第一案における工具摩耗量の算
出を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing calculation of a tool wear amount in the first plan of the present embodiment.
【図8】本実施の形態第一案における熱変位量の算出を
示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing calculation of a thermal displacement amount in the first embodiment of the present invention.
【図9】本実施の形態の第二案における工作機械の特に
制御部の構成を詳細にした説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating in detail a configuration of a control unit of a machine tool according to a second alternative of the present embodiment.
【図10】本実施の形態の第二案におけるNC旋盤によ
る加工の動作状況を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing an operation state of machining by an NC lathe in the second alternative of the embodiment.
【図11】本実施の形態の第二案における工具刃先位置
計測の計測動作を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a measurement operation of tool edge position measurement in the second alternative of the present embodiment.
【図12】本実施の形態の第二案における工具刃先位置
計測の計測動作の流れを示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing a flow of a measurement operation of tool edge position measurement in the second alternative of the present embodiment.
【図13】切削加工時の加工物の形状を示す説明図であ
る。FIG. 13 is an explanatory diagram showing the shape of a workpiece during cutting.
【図14】本実施の形態における代数式による加工物の
削り残し量の算出を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing calculation of the uncut amount of a workpiece by an algebraic expression in the present embodiment.
【図15】本実施の形態におけるニューラルネットワー
ク法による加工物の削り残し量の算出を示す説明図であ
る。FIG. 15 is an explanatory diagram showing calculation of an uncut amount of a workpiece by the neural network method in the present embodiment.
【図16】従来のNC旋盤の機械内における加工物の直
径計測の一例を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of a diameter measurement of a workpiece in a conventional NC lathe machine.
【図17】従来のNC旋盤の工具刃先位置計測の一例を
示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory view showing an example of a tool edge position measurement of a conventional NC lathe.
1 加工物 2 主軸チャック 3 主軸台 4 工具 5 タレット 6 刃物台 7 X軸ボールネジ 8 X軸モータ 9 X軸位置検出用エンコーダ 10 X軸位置検出用リニアスケール 11 Z軸ボールネジ 12 Z軸モータ 13 Z軸位置検出用エンコーダ 14 加工物計測用センサ 15 測定座標値記憶部 16 削り残し量算出部 17 工具刃先位置/摩耗量算出部 18 補正値算出部 19 工具寿命判定部 20 加工座標値算出部 21 メインプロセッサ 22 サーボプロセッサ 23 パワー増幅器 24 工具刃先位置計測用センサ 25 センサアーム 26 工具刃先位置算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Workpiece 2 Spindle chuck 3 Headstock 4 Tool 5 Turret 6 Turret 7 X-axis ball screw 8 X-axis motor 9 X-axis position detection encoder 10 X-axis position detection linear scale 11 Z-axis ball screw 12 Z-axis motor 13 Z-axis Position detection encoder 14 Workpiece measurement sensor 15 Measured coordinate value storage unit 16 Uncut amount calculation unit 17 Tool edge position / wear amount calculation unit 18 Correction value calculation unit 19 Tool life determination unit 20 Processing coordinate value calculation unit 21 Main processor 22 Servo Processor 23 Power Amplifier 24 Tool Edge Position Measurement Sensor 25 Sensor Arm 26 Tool Edge Position Calculation Unit
Claims (3)
可能な駆動手段と、前記駆動手段の主軸中心線又は機械
基準位置に対する位置を検出する駆動位置検出手段と、
加工物の前記主軸中心線又は機械基準位置に対する位置
を計測する加工物位置計測手段と、加工物の削り残し量
δを工具形状及び切削条件に基づいて算出する削り残し
量算出手段と、前記計測された加工物の位置情報及び前
記削り残し量δの算出情報に基づいて前記主軸中心線又
は機械基準位置に対する工具の刃先位置を算出する刃先
位置算出手段と、前記刃先位置の算出情報から前記主軸
中心線又は機械基準位置に対する工具の刃先位置を認識
し、前記削り残し量δにより加工位置を補正して加工物
の加工を行う加工制御手段と、を備えたことを特徴とす
る工作機械。A drive means for moving a tool with respect to a center of a main shaft of a machine tool; a drive position detecting means for detecting a position of the drive means with respect to a main shaft center line or a machine reference position;
Workpiece position measuring means for measuring the position of the workpiece with respect to the spindle center line or the machine reference position, uncut amount calculating means for calculating the uncut amount δ of the work based on the tool shape and cutting conditions, and the measurement Cutting edge position calculating means for calculating a cutting edge position of the tool with respect to the main spindle center line or a machine reference position based on the calculated positional information of the workpiece and the calculated information of the uncut amount δ, and the main spindle from the calculated information of the cutting edge position. A machining tool for recognizing a position of a cutting edge of a tool with respect to a center line or a machine reference position and correcting a machining position based on the uncut amount δ to machine a workpiece.
可能な駆動手段と、前記駆動手段の主軸中心線又は機械
基準位置に対する位置を検出する駆動位置検出手段と、
工具の刃先の前記主軸中心線又は機械基準位置に対する
位置を計測する刃先位置計測手段と、加工物の削り残し
量δを工具形状及び切削条件に基づいて算出する削り残
し量算出手段と、前記刃先位置計測手段により前記主軸
中心線又は機械基準位置に対する工具の刃先位置を計測
し、前記削り残し量δにより加工位置を補正して加工物
の加工を行う加工制御手段と、を備えたことを特徴とす
る工作機械。2. Drive means capable of moving a tool with respect to the center of a spindle of a machine tool, drive position detecting means for detecting a position of the drive means with respect to a center axis of a spindle or a machine reference position,
Cutting edge position measuring means for measuring the position of the cutting edge of the tool with respect to the spindle center line or the mechanical reference position, uncut amount calculating means for calculating the uncut amount δ of the workpiece based on the tool shape and cutting conditions, and the cutting edge Machining control means for measuring the position of the cutting edge of the tool with respect to the spindle center line or the machine reference position by position measuring means, correcting the machining position with the uncut amount δ and machining the workpiece. And machine tools.
た加工物の位置情報に基づいて工具の刃先の摩耗量を算
出する工具摩耗量算出手段と、前記摩耗量の算出情報に
基づいて当該工具の工具寿命への到達を認識する工具寿
命認識手段と、を備えたことを特徴とする請求項1に記
載の工作機械。3. A tool wear amount calculation means for calculating a wear amount of a cutting edge of a tool based on position information of a work measured by the work position measurement means, and the tool based on the wear amount calculation information. The machine tool according to claim 1, further comprising tool life recognition means for recognizing that the tool life has been reached.
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