JPH04372331A - Machining method of correcting workpiece deformation caused by clamp - Google Patents

Machining method of correcting workpiece deformation caused by clamp

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JPH04372331A
JPH04372331A JP15182591A JP15182591A JPH04372331A JP H04372331 A JPH04372331 A JP H04372331A JP 15182591 A JP15182591 A JP 15182591A JP 15182591 A JP15182591 A JP 15182591A JP H04372331 A JPH04372331 A JP H04372331A
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Abstract

PURPOSE:To enable NC machining of high accuracy by finding/correcting the deformation quantity of a workpiece even if being deformed by a jig clamp in an NC machine tool. CONSTITUTION:An NC device is provided with an NC program input part 32, an arithmetic control part 34 for performing operation for positioning, interpolation, and the like on the basis of NC command data, a storage part 36 for recording the arithmetic result and a control program, and a servo control part 38 for controlling a feed-driving motor for each shaft and a spindle motor. There is further provided a correcting arithmetic part 40 for computing the displacement quantity in the machined part of a workpiece clamped by a jig on a work-table so as to correct the machining part coordinate value data assigned by an NC program 26 stored in the storage part 36. The machined part coordinate value of the workpiece is measured before and after being clamped using a touch probe 28 fitted to a machining spindle, and the displacement quantity obtained from the difference is set as correction value to corect the data of the NC program 26 for the execution of NC machining.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、NC工作機械における
治具クランプによるワーク変形を補正した機械加工方法
に関し、特に、中空形状や撓み易い形状の被加工ワーク
をワークテーブル上で治具によってクランプしたときに
発生するワークの変形量を機械加工の開始前に自動検出
してNC制御装置に取り込み、機械加工の実行に際して
NCプログラムにおける加工部位の座標値データをこの
取り込んだ変形量の検出値分だけプログラム補正するこ
とにより、高精度の自動機械加工がNC工作機械の自動
的な自己修正機能を伴って実施されるようにした機械加
工方法に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a machining method that corrects workpiece deformation due to jig clamping in an NC machine tool, and in particular, to a method for clamping a hollow or easily deformable workpiece on a work table using a jig. The amount of deformation of the workpiece that occurs when machining is automatically detected and imported into the NC control device before the start of machining, and when machining is executed, the coordinate value data of the machined part in the NC program is calculated by the detected value of the deformation that is taken in. The present invention relates to a machining method in which highly accurate automatic machining is performed with automatic self-correction function of an NC machine tool by correcting the program.

【0002】0002

【従来の技術】一般に機械加工を実施する際には、工具
の切削力に耐えてワークの位置ずれが起きないように被
加工ワークをワークテーブル面に強固に固定することが
必要とされる。このために、一般に被加工ワークの固定
は、複数のクランプ治具を用いてこれらの治具とワーク
テーブルとの間又は治具相互間でワークをクランプする
ことにより行なわれる。このためワークが中空形状や撓
み易い形状を有している場合には、クランプした際のク
ランプ力によってワークに変形が生じる場合がある。N
C工作機械によって自動加工を行なう際に、この治具ク
ランプによるワークの変形は、結果として加工精度に悪
影響を及ぼす。すなわちNC工作機械においては、あら
かじめ記憶されたNCプログラムに従ってワークの自動
加工を遂行するため、クランプ時にワークに変形が生じ
ると、NCプログラムで指定された加工部位の座標値と
実際に加工すべきワーク上の加工部位との間にずれが生
じ、加工を実施した結果、所望の部品形状、加工精度が
得られないことになる。このような不具合を回避するた
め従来は加工しようとするワークの形状に応じて、治具
を係合させる位置やクランプ力を適正に調整する方法が
一般的であった。すなわち、治具のクランプ力を大きく
しても変形が生じないような材質及び形状のワークに対
しては、安定した加工を行なうに十分な力でワークを固
定することができるが、変形の生じやすい例えば小形薄
肉形状のワークに対しては、加工精度を確保するために
加工可能な限界までクランプ力を小さくするなど、ワー
クごとにクランプ位置、クランプ力等をあらかじめ決定
しかつ調整することにより所要の加工精度を得ようとし
ていたのである。また、1つのワーク上での加工部位の
移動の間に、次の加工部位における変位が大きい場合に
はクランプ位置をこの変位が小さくなるような位置へ移
動させてから次の加工部位の加工を実施する方法も行な
われていた。
2. Description of the Related Art Generally, when machining is carried out, it is necessary to firmly fix the workpiece to the work table surface so as to withstand the cutting force of the tool and prevent the workpiece from shifting. For this purpose, the workpiece is generally fixed by using a plurality of clamping jigs and clamping the workpiece between these jigs and a work table or between the jigs. Therefore, if the workpiece has a hollow shape or a shape that is easily bent, the workpiece may be deformed by the clamping force when clamped. N
When automatic machining is performed using a C machine tool, the deformation of the workpiece due to the jig clamp has a negative effect on machining accuracy. In other words, in NC machine tools, workpieces are automatically machined according to pre-stored NC programs, so if the workpiece is deformed during clamping, the coordinate values of the machining area specified in the NC program and the actual workpiece to be machined are A misalignment occurs between the upper part and the part to be machined, and as a result of machining, the desired part shape and machining accuracy cannot be obtained. In order to avoid such problems, the conventional method has been to appropriately adjust the engagement position of the jig and the clamping force depending on the shape of the workpiece to be machined. In other words, for workpieces made of materials and shapes that do not cause deformation even if the clamping force of the jig is increased, the workpiece can be fixed with sufficient force for stable machining, but For example, for small, thin-walled workpieces, it is necessary to reduce the clamping force to the limit that can be processed to ensure machining accuracy by determining and adjusting the clamping position, clamping force, etc. in advance for each workpiece. The aim was to obtain machining accuracy of Also, if the displacement in the next machining part is large while moving the machining part on one workpiece, move the clamp position to a position where this displacement becomes smaller before machining the next machining part. There were also methods of implementation.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】このように、クランプ
治具でクランプすることによって生じるワークの変形は
、自動加工における加工精度を低下させる要因であるが
、逆に安定した加工を実施するためには、切削力に耐え
得る力でワークを固定することが不可欠であり、特に今
日のように小形で薄肉なワークを精密に加工する要請が
増加してくると、双方の要求を満たす状態でワークをク
ランプすることは極めて困難となっている。また、マシ
ニングセンタにおけるATC(自動工具交換)やロボッ
トの採用によるワークのローディング、アンローディン
グを含めて単位ワーク当りの加工時間の短縮及び多種類
のNC加工工程の段取りの省力化を達成しようとする際
に、治具によるワークのクランプ位置を加工工程中に変
更させたりワークごとにクランプ力を調整することは人
為的作業の介入を要するために機械加工の自動化を妨げ
ることとなり、事実上実施不可能になる。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the deformation of the workpiece caused by clamping with a clamp jig is a factor that reduces the machining accuracy in automatic machining, but on the contrary, it is necessary to perform stable machining. It is essential to secure the workpiece with a force that can withstand the cutting force.Especially as today's demands for precise machining of small, thin-walled workpieces increase, it is essential to secure the workpiece in a state that satisfies both requirements. is extremely difficult to clamp. In addition, when trying to reduce the machining time per unit workpiece, including workpiece loading and unloading, by adopting ATC (automatic tool change) and robots in machining centers, and to save labor in setting up various NC machining processes. In addition, changing the clamping position of the workpiece with a jig during the machining process or adjusting the clamping force for each workpiece requires human intervention, which impedes automation of machining and is virtually impossible. become.

【0004】本発明は、このような問題点を解決するた
めに鋭意工夫改善したものであり、その目的とするとこ
ろは、NC工作機械においてクランプ治具のクランプ力
により被加工ワークがある程度変形した状態でも、その
変形量を見出して補正を行うことによりNCによる自動
化、省力化を妨げることなく高精度のNC加工を達成可
能とする機械加工方法を提供することにある。
[0004] The present invention has been devised and improved in order to solve such problems, and its purpose is to prevent the workpiece from being deformed to some extent due to the clamping force of the clamping jig in NC machine tools. It is an object of the present invention to provide a machining method that makes it possible to achieve highly accurate NC machining without interfering with automation and labor-saving by NC by finding the amount of deformation and correcting it even in the state of deformation.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、クランプ用治具のクランプ力によるワー
クの変形量を加工前に機械が自動的に検出できようにし
て、この変形量を補正値としてNCプログラムに設定さ
れた加工部位の座標値データに遂次取り込んでこのデー
タを補正し、補正後の座標データに基づいてNC加工を
実施する過程を繰り返すことにより、NC工作機械によ
る所望の高精度の機械加工方法を提供するものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention enables a machine to automatically detect the amount of deformation of a workpiece due to the clamping force of a clamping jig before machining. NC machine tools This provides the desired high-precision machining method.

【0006】すなわち本発明によれば、NC工作機械で
所定のNCプログラムに従って加工される被加工ワーク
をワークテーブルに治具によって所定の加工姿勢でクラ
ンプし、上記クランプされた被加工ワークの加工部位及
びこの加工部位近傍の所定位置のいずれかにおける変位
量を、NC工作機械の直交3軸座標系と同一座標系にお
ける各軸方向成分量として検出かつ算出し、上記算出さ
れた変位量の各軸方向成分量を、上記NCプログラムの
各ブロックにおける指定加工部位の座標値データの各軸
座標値に取り込んでこれらの指定加工部位の座標値デー
タをあらかじめ補正し、上記補正された加工部位の座標
値データに基づいてNC加工を各プログラムブロックご
とに実施する、ことを特徴とするクランプによるワーク
変形を補正した機械加工方法が提供される。
That is, according to the present invention, a workpiece to be machined by an NC machine tool according to a predetermined NC program is clamped on a work table in a predetermined machining posture with a jig, and the machined part of the clamped workpiece is The amount of displacement at any predetermined position near the machined part is detected and calculated as the amount of component in each axis direction in the same coordinate system as the orthogonal three-axis coordinate system of the NC machine tool, and each axis of the amount of displacement calculated above is The directional component amount is incorporated into each axis coordinate value of the coordinate value data of the designated machining part in each block of the NC program, and the coordinate value data of these designated machining parts is corrected in advance, and the coordinate value of the corrected machining part is obtained. A machining method that corrects workpiece deformation due to clamping is provided, which is characterized in that NC machining is performed for each program block based on data.

【0007】また、本発明の好適な実施態様によれば、
上記クランプされた被加工ワークの加工部位及び加工部
位近傍の所定位置のいずれかにおける変位量を検出かつ
算出するステップは、NC工作機械の加工主軸先端に取
着されたタッチプローブによって上記治具によるワーク
クランプ実施前の被加工ワークの加工部位又は加工部位
近傍の所定位置の座標値をあらかじめ測定し、次いで上
記治具によるワーククランプ実施後の同一部位の座標値
を測定し、両者の座標値の差をNC制御器内で求めるこ
とから構成される。
[0007] Also, according to a preferred embodiment of the present invention,
The step of detecting and calculating the amount of displacement at either the machining part of the clamped workpiece or a predetermined position near the machining part is performed by using the touch probe attached to the tip of the machining spindle of the NC machine tool. Measure in advance the coordinate values of the machined part of the workpiece or a predetermined position near the machined part before workpiece clamping, then measure the coordinates of the same part after workpiece clamping with the above jig, and calculate the coordinate values of both. It consists of determining the difference in the NC controller.

【0008】[0008]

【作用】本発明の加工方法においては、被加工ワークを
ワークテーブル上で治具によりクランプした際に生じる
加工部位の変位を、加工を実施する前に加工部位又は加
工部位近傍の所定位置において検出する。この変位量は
、直交3軸座標系の各軸方向成分量として算出され、こ
れをNCプログラムに指定された加工部位の座標値デー
タの各軸座標値に加算して加工部位座標値データを補正
する。この補正された加工部位座標値データに基づきN
C加工を実施することにより、クランプ力により変形し
た被加工ワークに対して所望の精度を有する機械加工が
実施可能となる。
[Operation] In the machining method of the present invention, the displacement of the machining part that occurs when the workpiece is clamped on the work table with a jig is detected at the machining part or at a predetermined position near the machining part before machining. do. This displacement amount is calculated as the component amount in each axis direction of the orthogonal three-axis coordinate system, and this is added to each axis coordinate value of the coordinate value data of the machining part specified in the NC program to correct the machining part coordinate value data. do. Based on this corrected machining part coordinate value data, N
By performing C machining, it becomes possible to perform machining with desired accuracy on a workpiece that has been deformed by the clamping force.

【0009】[0009]

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明を好適な実
施例により詳細に説明する。なお、ここでは本発明によ
る加工方法を立形NCボール盤に適用した例を示すが、
クランプ治具を用いて被加工ワークをワークテーブル上
にクランプする必要がある他のあらゆるNC工作機械に
対して本発明が適用可能であることは言うまでもない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail by way of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Here, an example will be shown in which the processing method according to the present invention is applied to a vertical NC drilling machine.
It goes without saying that the present invention is applicable to any other NC machine tools that require clamping of a workpiece onto a worktable using a clamping jig.

【0010】まず図2を参照すると、本発明の実施例に
よる加工方法を適用する周知の立形NCボール盤10(
以下、ボール盤10という)が示されている。ボール盤
10は、床面に設置されるベッド12上にコラム14を
立設し、このコラム14には主軸頭16を上下方向(Z
軸方向)にZ軸送りモータMZ の駆動によって送り移
動可能に架設した構造を有する。主軸頭16はその前方
下端部に、縦方向(Z軸方向)に軸心を有した加工主軸
18を、軸受手段を介して回転可能に支持し、この加工
主軸18が主軸モータMs の駆動によって回転してそ
の先端に保持した工具(図示せず)により穴あけ加工を
実施する。
Referring first to FIG. 2, a well-known vertical NC drilling machine 10 (
A drilling machine (hereinafter referred to as a drilling machine 10) is shown. The drilling machine 10 has a column 14 erected on a bed 12 installed on the floor, and a spindle head 16 is mounted on the column 14 in the vertical direction (Z
It has a structure that allows it to be moved in the axial direction) by the drive of a Z-axis feed motor MZ. The spindle head 16 rotatably supports, at its front lower end, a machining spindle 18 having an axis in the vertical direction (Z-axis direction) via bearing means, and this machining spindle 18 is driven by the spindle motor Ms. Drilling is performed using a rotating tool (not shown) held at its tip.

【0011】また、コラム14を立設したベッド12上
にはサドル20を、コラム14に対して前後水平方向す
なわち上記Z軸に直交するY軸方向に図示しない送りモ
ータの駆動により送り移動可能に設置する。さらにサド
ル20の上面にはワークテーブル22を、コラム14に
対して左右水平方向すなわち上記Z軸及びY軸の両軸に
直交するX軸方向に図示しない送りモータの駆動により
送り移動可能に設置する。これにより加工主軸18とワ
ークテーブル22とは、相互に直交するX軸、Y軸、及
びZ軸で構成された3次元の直交3軸座標系において、
コラム14を介して相対的に送り移動可能となっている
[0011] Furthermore, a saddle 20 is placed on the bed 12 on which the column 14 is erected, and can be moved forward and backward relative to the column 14 in the horizontal direction, that is, in the Y-axis direction perpendicular to the Z-axis, by driving a feed motor (not shown). Install. Furthermore, a work table 22 is installed on the upper surface of the saddle 20 so that it can be fed and moved in the left and right horizontal directions relative to the column 14, that is, in the X-axis direction perpendicular to both the Z-axis and the Y-axis, by driving a feed motor (not shown). . As a result, the machining spindle 18 and the work table 22 are arranged in a three-dimensional orthogonal three-axis coordinate system composed of mutually orthogonal X, Y, and Z axes.
It is possible to relatively feed and move via the column 14.

【0012】なお、図2に示したボール盤10は、NC
プログラムに従って送り動作等の種々のNC加工におけ
る制御動作を遂行するNC装置24を備える。工具の位
置座標、送り速度、回転速度等の指令情報を数値化して
示すNCプログラム26は一般にNCテープに作成した
上で入力される。また、図示されていないがボール盤1
0は自動工具交換装置(ATC装置)を備え、工具マガ
ジンに収容された複数の工具から所望の工具を上記NC
プログラム26における工具交換プログラムに従って、
加工主軸18に自動的に着脱、交換できるようになって
いる。工具マガジン内には種々の工具とともに、一般に
被加工ワークの加工基準点等の面位置測定に使用される
タッチプローブ28(図3)が収容され、自動工具交換
装置によって同様に加工主軸18に着脱可能となってい
る。
Note that the drilling machine 10 shown in FIG.
It is equipped with an NC device 24 that performs various control operations in NC machining, such as feeding operations, according to a program. The NC program 26, which numerically indicates command information such as tool position coordinates, feed rate, rotation speed, etc., is generally created on an NC tape and then input. Also, although not shown, the drilling machine 1
0 is equipped with an automatic tool changer (ATC device), and the desired tool is transferred from the plurality of tools stored in the tool magazine to the above-mentioned NC.
According to the tool change program in program 26,
It can be automatically attached to and detached from the processing spindle 18 and replaced. The tool magazine houses various tools as well as a touch probe 28 (Fig. 3), which is generally used to measure the surface position of a workpiece's machining reference point, etc., and can be attached to and detached from the machining spindle 18 by an automatic tool changer. It is possible.

【0013】上記のボール盤10によってワークに穴あ
け加工を施す際には、図3に示したように、被加工ワー
クWをクランプ治具30によりワークテーブル22上で
強固にクランプする。図3の例では、治具30はワーク
テーブル22上に固定される基台301 、ワークWに
当接する爪302 、及びこの爪302 を基台301
 に取着するねじ303により構成され(図3(a)参
照)、加工時の切削力に対抗し得る保持力でワークWを
クランプできるようになっている。 したがって、例えば図示のような内部中空形状のワーク
Wを図示のようにしてクランプすると、ワークWは治具
30のクランプ力によって図3(b)にやや強調図示す
るように変形する。この状態で加工を実施すると、NC
プログラムにおける加工部位の座標値と実際に加工すべ
きワークW上の加工部位の実際の座標値との間に上記変
形に起因したずれが生じるため、加工精度が低下すると
いうのが従来のNC工作機械の課題であった。そこで本
発明では、上記のずれ、すなわちワークWの加工部位に
おけるクランプ力による変位量を加工前に算出し、この
変位量を補正値としてNCプログラムの加工位置座標デ
ータを補正した後、この補正座標に基づいてNC加工を
実施する方法を提供する。以下、本発明の2つの実施例
を、図1のブロック図及び図4〜図6のフローチャート
を用いて説明する。
When drilling a hole in a workpiece using the above-mentioned drilling machine 10, the workpiece W to be machined is firmly clamped on the worktable 22 by a clamping jig 30, as shown in FIG. In the example of FIG. 3, the jig 30 includes a base 301 fixed on the work table 22, a claw 302 that comes into contact with the workpiece W, and a claw 302 that is attached to the base 301.
The workpiece W can be clamped with a holding force that can withstand the cutting force during machining (see FIG. 3(a)). Therefore, for example, when a workpiece W having an internal hollow shape as shown in the drawing is clamped as shown in the drawing, the workpiece W is deformed by the clamping force of the jig 30 as shown in a slightly emphasized diagram in FIG. 3(b). If processing is performed in this state, the NC
In conventional NC machining, machining accuracy decreases because a discrepancy occurs due to the above deformation between the coordinate values of the machining part in the program and the actual coordinate values of the machining part on the workpiece W to be actually machined. It was a mechanical issue. Therefore, in the present invention, the above-mentioned deviation, that is, the displacement amount due to the clamping force in the machining part of the workpiece W, is calculated before machining, the machining position coordinate data of the NC program is corrected using this displacement amount as a correction value, and then the corrected coordinate Provides a method for performing NC machining based on. Two embodiments of the present invention will be described below using the block diagram of FIG. 1 and the flowcharts of FIGS. 4 to 6.

【0014】図1に示したように、本発明による加工方
法を実施するためのNC装置24は、工具の動作モード
、移動位置、送り速度等のNC指令データを備えたNC
プログラム26を入力するための入力部32と、この入
力部32から入力されるNC指令データに基づき位置決
めや補間等の演算を実施する演算制御部34と、演算結
果や制御プログラムを記録する記憶部36と、演算結果
に基づいて各軸の送り駆動モータや主軸モータを制御す
るサーボ制御部38とを少なくとも備えた周知のNC装
置である。そして本発明を実施するにあたり、ワークテ
ーブル上で治具によりクランプされたワークの加工部位
における変位量を算出するとともに、この変位量を補正
値として、記憶部36に記録されているNCプログラム
26の指定による加工部位座標値データを補正する補正
演算部40をさらに備える。上記のワーク変位量を算出
するためのデータは、本発明の好適な一実施例によれば
、加工主軸に取着したタッチプローブ28を用いて、ワ
ークの加工部位座標値をクランプの前後すなわち変位前
と変位後とで測定することによって得られる。以下、図
4及び図5を合わせて参照して、本発明の一実施例によ
る加工方法の一連のプロセスを説明する。
As shown in FIG. 1, the NC device 24 for carrying out the machining method according to the present invention is an NC device 24 equipped with NC command data such as the operation mode, movement position, and feed rate of the tool.
An input section 32 for inputting the program 26, an arithmetic control section 34 for performing calculations such as positioning and interpolation based on NC command data input from the input section 32, and a storage section for recording calculation results and control programs. 36, and a servo control unit 38 that controls the feed drive motor and main shaft motor of each axis based on the calculation results. In carrying out the present invention, the amount of displacement in the machining part of the work clamped by the jig on the work table is calculated, and the amount of displacement is used as a correction value to modify the NC program 26 recorded in the storage section 36. The apparatus further includes a correction calculation section 40 that corrects the specified processing part coordinate value data. According to a preferred embodiment of the present invention, the data for calculating the above-mentioned workpiece displacement amount is obtained by using a touch probe 28 attached to the machining spindle to calculate coordinate values of the machining part of the workpiece before and after clamping, that is, the displacement. Obtained by measuring before and after displacement. Hereinafter, a series of processes of a processing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

【0015】図4及び図5において、まず前準備として
、ボール盤10のNC装置24にNCプログラム26を
入力するとともに、ワークテーブル22上の所定位置に
ワークWを加工時の姿勢で置き、NC装置24のスター
トボタンを押す。これによりボール盤10の加工作業が
開始されるが、本発明ではまず最初にステップ41で自
動工具交換装置により加工主軸18にタッチプローブ2
8を取着する。ここでワークテーブル22上の治具30
を開放し(ステップ42)、ワークWを変形のない状態
にする(図3(a)参照)。次いでステップ43で、加
工主軸18に取着したタッチプローブ28を、NCプロ
グラム32の加工部位座標値データ( XP, YP,
 ZP ) に基づきワークW上の加工部位へまずX軸
方向から接近させ(すなわちX軸及びY軸の送り駆動モ
ータを作動させて加工主軸18をY=YP の線上でX
=XP の点へ向けて移動させ)、加工位置へ到達でき
るか否かを判定する(移動方向は正負いずれでも良い)
。ここで本実施例ではNCボール盤による穴あけ加工を
想定しているため、加工位置はワークWの端面に無くし
かも一般に加工面は加工主軸の送り方向すなわちZ軸方
向に直交するX−Y平面にある。したがって上記の方法
ではタッチプローブ28を正確に加工部位へ到達させる
ことは事実上不可能であり、このため所定の交差2αを
設定して、タッチプローブ28がワークWに当接した位
置の座標が交差範囲内(すなわち上記ステップ43では
Xp −α≦X≦Xp +α)にあれば加工部位へ到達
できたと判定する。このようにして加工部位へX軸方向
から接近可能と判定された場合は、ステップ44でタッ
チプローブ28がワークWに当接(スイッチON)した
位置で加工主軸18の送り移動を停止させる。他方、加
工部位へX軸方向から接近不可能と判定された場合は、
ステップ45でタッチプローブ28をY軸方向へややず
らして同様にX軸方向からワークWに接近させ、加工部
位近傍でワークWに当接(スイッチON)した位置で加
工主軸18の送り移動を停止させる。こうしてタッチプ
ローブ28がONして移動が止まった時点で、ステップ
46でこのときのX座標値X1 をNC装置24の記憶
部36に記録する。同様にして、ステップ47〜50で
加工部位又は加工部位近傍の1地点におけるY座標値Y
1 を測定かつ記録し、ステップ51〜54で同じくZ
座標値Z1 を測定かつ記録する。
In FIGS. 4 and 5, first, as a preliminary preparation, the NC program 26 is input to the NC device 24 of the drilling machine 10, the workpiece W is placed at a predetermined position on the work table 22 in the machining attitude, and the NC device Press the start button on 24. This starts machining work on the drilling machine 10, but in the present invention, first in step 41, the touch probe 2 is attached to the machining spindle 18 by an automatic tool changer.
Install 8. Here, the jig 30 on the work table 22
is released (step 42), and the workpiece W is brought into a state without deformation (see FIG. 3(a)). Next, in step 43, the touch probe 28 attached to the machining spindle 18 is moved using the machining part coordinate value data (XP, YP,
ZP ), first approach the processing area on the workpiece W from the
=XP) and determine whether the processing position can be reached (the direction of movement can be positive or negative).
. Here, in this example, since drilling is assumed to be performed using an NC drilling machine, the machining position is not on the end face of the workpiece W, and the machining surface is generally on the X-Y plane perpendicular to the feed direction of the machining spindle, that is, the Z-axis direction. . Therefore, with the above method, it is virtually impossible to accurately make the touch probe 28 reach the workpiece W. Therefore, by setting a predetermined intersection 2α, the coordinates of the position where the touch probe 28 contacts the workpiece W are determined. If it is within the intersection range (that is, in step 43, Xp - α≦X≦Xp + α), it is determined that the processing site has been reached. If it is determined that the machining site can be approached from the X-axis direction in this manner, the feed movement of the machining spindle 18 is stopped at the position where the touch probe 28 contacts the workpiece W (switch is turned on) in step 44. On the other hand, if it is determined that the machined part cannot be accessed from the X-axis direction,
In step 45, the touch probe 28 is slightly shifted in the Y-axis direction and similarly approached to the workpiece W from the X-axis direction, and the feed movement of the machining spindle 18 is stopped at the position where it contacts the workpiece W (switch ON) near the machining area. let When the touch probe 28 is turned on and stops moving in this way, the X coordinate value X1 at this time is recorded in the storage section 36 of the NC device 24 in step 46. Similarly, in steps 47 to 50, the Y coordinate value Y at the machining site or one point near the machining site is determined.
1 and record Z in steps 51-54.
Measure and record the coordinate value Z1.

【0016】ここまでの各ステップで、ワークテーブル
22上で治具30によってクランプする前の変形のない
ワークWにおける加工部位又はその近傍の1地点の位置
座標値(X1, Y1, Z1) が測定かつ記録され
たことになる。そこで次にワークWを、ワークテーブル
22上の同一位置かつ同一姿勢で治具30により強固に
クランプする(ステップ55)。続いてステップ56で
、上記のクランプ前に測定した加工部位座標値(X1,
 Y1, Z1) に基づき、タッチプローブ28をま
ずX軸方向からこの測定位置へ接近させ(すなわちX軸
及びY軸の送り駆動モータを作動させて加工主軸18を
Y=Y1 の線上でX=X1 の点へ向けて移動させ)
、タッチプローブ28がワークWに当接(スイッチON
)した位置で加工主軸18の送り移動を停止させる。そ
してステップ57でこのときのX座標値X2 をNC装
置24の記憶部36に記録する。同様にして、ステップ
58,59でクランプ後の加工部位又は加工部位近傍の
1地点におけるY座標値Y2 を測定かつ記録し、ステ
ップ60,61で同じくZ座標値Z2 を測定かつ記録
する。
In each step up to this point, the position coordinate values (X1, Y1, Z1) of one point at or near the machining area on the undeformed work W before being clamped by the jig 30 on the work table 22 are measured. and recorded. Next, the work W is firmly clamped by the jig 30 at the same position and in the same posture on the work table 22 (step 55). Subsequently, in step 56, the machining part coordinate values (X1,
Y1, Z1), the touch probe 28 is first approached from the X-axis direction to this measurement position (that is, the X-axis and Y-axis feed drive motors are activated to move the machining spindle 18 on the line of Y=Y1 (move towards the point)
, the touch probe 28 comes into contact with the workpiece W (switch ON)
), the feed movement of the machining spindle 18 is stopped. Then, in step 57, the X coordinate value X2 at this time is recorded in the storage section 36 of the NC device 24. Similarly, in steps 58 and 59, the Y coordinate value Y2 of the clamped workpiece or at one point near the workpiece part is measured and recorded, and in steps 60 and 61, the Z coordinate value Z2 is similarly measured and recorded.

【0017】このようにして、ワークWの加工部位又は
その近傍の1地点におけるクランプ前(すなわち変位前
)及びクランプ後(すなわち変位後)の位置座標値(X
1, Y1, Z1) 及び(X2, Y2, Z2)
 が測定かつ記録されると、ステップ62で、自動工具
交換装置によりタッチプローブ28を加工に使用する所
望の工具に交換する。そしてステップ63で、NC装置
24の補正演算部40が上記のクランプ前後の位置座標
値の差から加工部位又はその近傍におけるワークWの変
位量を算出し、これを補正値としてNCプログラム28
に指定された加工部位座標値( XP, YP, ZP
 ) を補正する。補正後の加工部位座標値( Xc,
 Yc, Zc ) はしたがって次の各式によって求
められる。
In this way, the position coordinate value (X
1, Y1, Z1) and (X2, Y2, Z2)
Once measured and recorded, in step 62, the automatic tool changer replaces the touch probe 28 with the desired tool for machining. Then, in step 63, the correction calculation unit 40 of the NC device 24 calculates the amount of displacement of the workpiece W at the machining site or its vicinity from the difference in the position coordinate values before and after the clamp, and uses this as a correction value in the NC program 28.
The machining part coordinate values specified in (XP, YP, ZP
) is corrected. Processing part coordinate value after correction (Xc,
Yc, Zc) are therefore determined by the following formulas.

【0018】[0018]

【数1】[Math 1]

【0019】このようにして、NC装置24の補正演算
部40によって補正後の加工部位座標値( Xc, Y
c, Zc ) を算出かつ記憶部36に記録した後、
ステップ64で演算制御部34が補正後の加工部位座標
値( Xc, Yc, Zc ) に基づいて工具の位
置決め、補間等の演算を行ない、サーボ制御部38を介
して、X, Y, Z 軸の各送り駆動モータ及び加工
主軸18の駆動モータMS を作動し、加工を実施する
。 加工終了後、治具30を開放してワークWを取り出すと
、治具30のクランプにより変形を生じていたにもかか
わらず、所望の加工精度を有した製品が得られる。
In this way, the corrected processing part coordinate values (Xc, Y
c, Zc) is calculated and recorded in the storage unit 36,
In step 64, the arithmetic control unit 34 performs calculations such as tool positioning and interpolation based on the corrected machining part coordinate values (Xc, Yc, Zc), and via the servo control unit 38, calculates the positions of the X, Y, and Z axes. The respective feed drive motors and the drive motor MS of the machining spindle 18 are operated to carry out machining. After the machining is completed, when the jig 30 is opened and the workpiece W is taken out, a product having the desired machining accuracy is obtained despite the deformation caused by the clamping of the jig 30.

【0020】上記の実施例では、NCボール盤が有する
ワーク面位置測定用のタッチプローブ28を用いてワー
ク変位量算出用データすなわちクランプ前後の加工部位
又はその近傍地点の座標値を測定し、これに基づいて補
正加工部位座標値を算出する構成としたが、ワーク形状
が複雑でタッチプローブ28が加工部位に接近できず、
仮に加工部位近傍地点を測定したとしても、得られる変
位量と実際の加工部位の変位量との間の誤差が大きいこ
とが予測される場合には、上記の方法によっても所望の
加工精度を得ることができない。この問題点を取り除く
ためには、例えばワークWの加工部位の加工面上にタッ
チプローブ28の当接可能な形状を有した突起物を磁石
等により取着して、できる限り加工部位に近い位置を測
定する方法が考えられる。しかし、この方法ではワーク
に突起物を着脱する際に手作業が介在するため、完全な
自動化の妨げとなってしまう。そこで、以下に図6を参
照して説明するように、ワークをクランプする際の諸デ
ータを入力して所定の演算(例えば有限要素法)により
ワーク変位量を算出するもう1つの実施例を提案するこ
とができる。
In the above embodiment, the touch probe 28 for measuring the position of the workpiece surface included in the NC drilling machine is used to measure the data for calculating the workpiece displacement amount, that is, the coordinate values of the machining area before and after clamping or a point in its vicinity. Although the configuration was configured to calculate the corrected machining part coordinate values based on the workpiece, the shape of the workpiece was complex and the touch probe 28 could not approach the machining part.
Even if a point near the machined part is measured, if it is predicted that the error between the obtained displacement amount and the actual displacement of the machined part is large, the above method can also be used to obtain the desired machining accuracy. I can't. In order to eliminate this problem, for example, a protrusion having a shape that can be contacted by the touch probe 28 is attached to the processing surface of the processing part of the workpiece W using a magnet or the like, and the protrusion is placed as close to the processing part as possible. One possible method is to measure the However, this method requires manual work when attaching and detaching the protrusion to the workpiece, which hinders complete automation. Therefore, as explained below with reference to FIG. 6, we propose another embodiment in which various data for clamping the workpiece are input and the workpiece displacement amount is calculated by a predetermined calculation (for example, the finite element method). can do.

【0021】構造物の所望部位における応力・ひずみ解
析の有効な手段として有限要素法が知られている。有限
要素法は、構造を多数(有限数)の要素に分割して行な
う解析法であり、この解析法を本発明に適用すれば、ワ
ーク寸法や治具のクランプ位置及びクランプ力等のデー
タを用いて所望部位の変位を計算のみによって求めるこ
とができる。この場合図6に示したように、まず前準備
として、NC装置24にNCプログラム26を入力する
とともに有限要素法による構造解析に必要な諸データ、
例えばワークの形状及び寸法、ワーク材料物性値、治具
形状、クランプ位置、クランプ力などのデータを入力す
る。そしてワークWをワークテーブル22に載置し、治
具30によりクランプする。NC装置24は、まずステ
ップ65で上記のワーク形状及び寸法データに基づきワ
ーク構造をモデル化し要素分割を行なう。次いでステッ
プ66でワークの材料物性値、治具クランプによる拘束
条件及びクランプの加圧力等のデータに基づいて、ワー
ク全体又は所望部位の変形状態を計算する。計算により
得られた変形状態から、ステップ67でNCプログラム
28の指定による加工部位座標値( XP, YP, 
ZP ) におけるワークWの変位量( Xe, Ye
, Ze )を算出する。そしてステップ68で、この
変位量を補正値としてNCプログラム28の加工部位座
標値( XP, YP, ZP ) を補正する。補正
後の加工部位座標値( Xc,Yc, Zc ) はし
たがって次の各式によって求められる。
The finite element method is known as an effective means of stress/strain analysis at a desired part of a structure. The finite element method is an analysis method that divides the structure into a large number (finite number) of elements.If this analysis method is applied to the present invention, data such as workpiece dimensions, jig clamping positions, and clamping forces can be obtained. Using this method, the displacement of a desired region can be determined only by calculation. In this case, as shown in FIG. 6, first, as a preliminary preparation, the NC program 26 is input to the NC device 24, and various data necessary for structural analysis using the finite element method are input.
For example, data such as the shape and dimensions of the workpiece, physical property values of the workpiece material, jig shape, clamp position, and clamping force are input. Then, the work W is placed on the work table 22 and clamped by the jig 30. First, in step 65, the NC device 24 models the workpiece structure based on the above-mentioned workpiece shape and dimension data and performs element division. Next, in step 66, the deformation state of the entire workpiece or a desired portion is calculated based on data such as the material property values of the workpiece, the restraint conditions by the jig clamp, and the pressing force of the clamp. From the deformation state obtained by calculation, in step 67, the machining part coordinate values (XP, YP,
Displacement amount (Xe, Ye
, Ze). Then, in step 68, the machining part coordinate values (XP, YP, ZP) of the NC program 28 are corrected using this displacement amount as a correction value. The corrected machining part coordinate values (Xc, Yc, Zc) are therefore determined by the following equations.

【0022】[0022]

【数2】[Math 2]

【0023】上記の諸演算(有限要素解析を含む)はN
C装置24の補正演算部40によって実施され、こうし
て求められた補正後の加工部位座標値( Xc, Yc
, Zc ) に基づいてステップ69で加工を実施す
る点は前述のタッチプローブ28を使用した実施例と同
じである。このようにして、所定の演算を実施するだけ
でワークの変形による加工部位の変位を補正し、所望の
加工精度を有した製品を得ることができる。
The above operations (including finite element analysis) are N
The corrected machining part coordinate values (Xc, Yc
, Zc) in step 69, which is the same as in the embodiment using the touch probe 28 described above. In this way, by simply performing predetermined calculations, it is possible to correct the displacement of the machined part due to the deformation of the workpiece, and to obtain a product with desired processing accuracy.

【0024】[0024]

【発明の効果】上記のように本発明の加工方法によれば
、ワークテーブル上で治具によりクランプした被加工ワ
ークのクランプによる変形を考慮して、被加工ワーク上
の加工部位又はその近傍の所定位置のクランプ力による
変位量を算出し、この変位量を補正値としてNCプログ
ラムに指定された加工部位座標値を補正し、この補正さ
れた加工部位座標値に基づいてNC加工を実施するよう
にしたため、被加工ワークが変形した状態でも所望の製
品形状及び加工精度を得ることができる。このため被加
工ワークの材質や形状にかかわらず、切削力に対抗し得
る力で強固にクランプすることができ、NC工作機械の
加工能力すなわち加工できるワークの選択幅が拡大する
とともに、作業効率が向上する。
Effects of the Invention As described above, according to the processing method of the present invention, the deformation of the workpiece clamped by a jig on the work table due to the clamping is taken into account, and the processing part on the workpiece or its vicinity is fixed. Calculate the displacement amount due to the clamping force at a predetermined position, use this displacement amount as a correction value to correct the machining part coordinate value specified in the NC program, and perform NC machining based on the corrected machining part coordinate value. Therefore, the desired product shape and processing accuracy can be obtained even when the workpiece is deformed. Therefore, regardless of the material or shape of the workpiece, it can be firmly clamped with a force that can withstand the cutting force, expanding the machining capacity of NC machine tools, that is, the range of workpieces that can be machined, and increasing work efficiency. improves.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明に係る加工方法を実施するための構成要
素間の関連を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the relationship between components for implementing a processing method according to the present invention.

【図2】本発明を実施するために使用可能な立形NCボ
ール盤の概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a vertical NC drilling machine that can be used to implement the present invention.

【図3】ワークテーブル上でクランプした被加工ワーク
の変形状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a deformed state of a workpiece clamped on a work table.

【図4】本発明の一実施例によるプロセスの前半部分を
示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating the first half of a process according to one embodiment of the invention.

【図5】図4に続くプロセスの後半部分を示すフローチ
ャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing the second half of the process following FIG. 4;

【図6】本発明の他の実施例によるプロセスを示すフロ
ーチャートである。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a process according to another embodiment of the invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

18…加工主軸 22…ワークテーブル 24…NC装置 26…NCプログラム 28…タッチプローブ 30…治具 34…演算制御部 40…補正演算部 18...Machining spindle 22...Work table 24...NC device 26...NC program 28...Touch probe 30...Jig 34... Arithmetic control unit 40...Correction calculation section

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  NC工作機械で所定のNCプログラム
に従って加工される被加工ワークをワークテーブルに治
具によって所定の加工姿勢でクランプし、前記クランプ
された被加工ワークの加工部位及び該加工部位近傍の所
定位置のいずれかにおける変位量を、NC工作機械の直
交3軸座標系と同一座標系における各軸方向成分量とし
て検出かつ算出し、前記算出された変位量の各軸方向成
分量を、前記NCプログラムの各ブロックにおける指定
加工部位の座標値データの各軸座標値に取り込んで該指
定加工部位の座標値データをあらかじめ補正し、前記補
正された加工部位の座標値データに基づいてNC加工を
各プログラムブロックごとに実施する、ことを特徴とす
るクランプによるワーク変形を補正した機械加工方法。
1. A workpiece to be machined by an NC machine tool according to a predetermined NC program is clamped on a work table in a predetermined machining posture by a jig, and a machining part of the clamped workpiece and the vicinity of the machining part are Detect and calculate the amount of displacement at any of the predetermined positions as each axial component amount in the same coordinate system as the orthogonal three-axis coordinate system of the NC machine tool, and each axial component amount of the calculated displacement amount, The coordinate value data of the designated machining part in each block of the NC program is incorporated into each axis coordinate value, the coordinate value data of the designated machining part is corrected in advance, and the NC machining is performed based on the corrected coordinate value data of the machining part. A machining method that corrects workpiece deformation due to clamping, characterized in that: is performed for each program block.
【請求項2】  前記クランプされた被加工ワークの加
工部位及び該加工部位近傍の所定位置のいずれかにおけ
る変位量を検出かつ算出するステップは、NC工作機械
の加工主軸先端に取着されたタッチプローブによって前
記治具によるワーククランプ実施前の該被加工ワークの
加工部位又は該加工部位近傍の所定位置の座標値をあら
かじめ測定し、次いで前記治具によるワーククランプ実
施後の同一部位の座標値を測定し、両者の座標値の差を
NC制御器内で求めるようにする、請求項1記載の機械
加工方法。
2. The step of detecting and calculating the amount of displacement at either the machining part of the clamped workpiece or a predetermined position near the machining part is performed using a touch mounted on the tip of the machining spindle of the NC machine tool. The coordinate values of the machined part of the workpiece or a predetermined position near the machined part are measured in advance by a probe before the workpiece is clamped by the jig, and then the coordinate values of the same part are measured after the workpiece is clamped by the jig. 2. The machining method according to claim 1, wherein the coordinate values are measured and the difference between the two coordinate values is determined within an NC controller.
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