CN113840687A - 加工机的控制装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

加工中心(1)的控制装置(400)是对工件(W)的校正对象外部位以及作为与该校正对象外部位不同的位置、且离开该工件(W)的上台面(111)的位置的曲柄轴承孔(130)按该顺序进行加工的加工中心(1)的控制装置(400)。加工中心(1)具备：冷却液供给装置(200)，在加工作业中向工件(W)的曲柄轴承孔(130)供给冷却液；以及温度传感器(204)，检测冷却液的温度。控制装置(400)具备：计算部(411)，将从加工作业的开始起规定时间以后的冷却液的温度估计为工件(W)的温度来计算该工件(W)的因热膨胀引起的变形量；校正部(412)，基于所述变形量对曲柄轴承孔(130)的相对于上台面(111)的加工位置进行校正；以及指令部(413)，在所述规定时间以后，在所述校正后的加工位置处，使曲柄轴承孔(130)的加工开始。所述规定时间是预先决定的、从所述加工作业的开始起至工件(W)的曲柄轴承孔(130)附近的温度与冷却液的温度之差成为规定范围以内为止的时间。

Description

加工机的控制装置及其控制方法
技术领域
本公开涉及一种加工机的控制装置及其控制方法。
背景技术
以往，使用研磨液(冷却液)的温度对研磨盘的研磨目标值进行校正(例如参照专利文献1)。
专利文献1中公开了以下技术：在温度传感器所测定出的研磨液温存在变化的情况下基于该变化量运算研磨目标值的校正值，基于该校正值对研磨盘的研磨目标值进行校正。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-094902号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，实际上，冷却液的温度在加工作业中比较稳定，因此有可能没有精确地反映工件温度的变动，在提高加工位置的精度的方面存在改进的余地。
因此，在本公开中，以提供能够提高加工位置的精度的加工机的控制装置及其控制方法为课题。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，在此公开的第一技术所涉及的加工机的控制装置，对工件的第一部位和第二部位依次进行加工，该第二部位是与该第一部位不同的位置、且是离开该工件的基准面的位置，所述加工机的控制装置的特征在于，所述加工机具备：冷却液供给装置，在加工作业中向所述工件的所述第二部位供给冷却液；以及温度检测装置，检测所述冷却液的温度，所述控制装置具备：计算部，将从加工作业的开始起规定时间以后的所述冷却液的温度估计为所述工件的温度来计算该工件的因热膨胀引起的变形量；校正部，基于所述变形量对所述第二部位的相对于所述基准面的加工位置进行校正；以及指令部，在所述规定时间以后，在所述校正后的加工位置处，使所述第二部位的加工开始，所述规定时间是预先决定的、从所述加工作业的开始起至所述工件的所述第二部位附近的温度与所述冷却液的温度之差成为规定范围以内为止的时间。
在进行利用加工机的工件的加工作业的情况下，通过进行加工机侧的治具位置等的校正，提高工件的加工位置的精度。然而，由于工件的加工作业而工件的温度上升，工件本身引起热膨胀而加工位置可能产生偏移。详细地说，在对第一部位和第二部位进行加工的加工机中，由于对第一部位和第二部位进行加工，工件的温度上升，工件引起热膨胀。于是，位于离开基准面的位置的第二部位的加工位置产生偏移。另外，如果比第一部位先加工第二部位，则由于第二部位本身的加工而工件的温度上升，因此工件温度的变动幅度大，导致在第二部位的加工中产生加工位置的偏移。对于这样的因工件本身的热膨胀引起的加工位置的偏移，难以通过加工机侧的治具位置等的校正来应对。另外，在加工作业中难以直接测定工件的温度，因此也难以根据工件温度进行工件的加工位置的校正。
本申请发明人们发现，从加工作业开始起至经第一部位的加工而上升的工件的温度不久与冷却液的温度接近以及从加工作业的开始起工件的温度与冷却液的温度接近为止的时间不依据外部气温而几乎固定。在本结构中，将从加工作业的开始起规定时间以后的冷却液的温度估计为工件的温度来计算工件的变形量，基于该变形量对第二部位的加工位置进行校正。由此，无需测量工件本身的温度，而能够更精确地考虑工件的热膨胀量来对第二部位的加工位置进行校正。另外，在本结构中，从工件的温度与冷却液的温度接近之后开始第二部位的加工。由此，第二部位的加工中的工件温度的变动小，加工位置的偏移变小。通过这样，能够提高第二部位的加工位置的精度。
第二技术的特征在于，在第一技术中，所述工件的所述第二部位附近的温度与所述冷却液的温度之差的所述规定范围是±1℃以内。
通过将冷却液的温度与工件的温度的误差设为±1℃以内，能够进一步提高第二部位的加工位置的精度。
第三技术的特征在于，在第一或第二技术中，所述控制装置具备从所述加工作业的开始起测量时间的时间测量装置，所述指令部将表示所述规定时间的经过的所述时间测量装置的测量信号作为触发，来使所述加工机开始所述第二部位的加工。
通过将时间测量装置的测量信号作为触发，能够更容易地控制第二部位的加工开始时机。
第四技术的特征在于，在第一至第三技术中的任一个中，所述工件是发动机的气缸体，所述基准面是作为与气缸盖的紧固面的上台面，所述第二部位是曲柄轴承孔。
根据本结构，气缸体的上台面与曲柄轴承孔的距离尺寸精度提高。通过这样，能够降低由曲柄轴承孔的加工位置的精度引起的、发动机压缩比的误差。
第五技术的特征在于，在第四技术中，所述加工机具备用于进行所述曲柄轴承孔的加工的、第一工具以及全长比该第一工具长的第二工具，所述指令部使所述加工机在使用所述第一工具开始所述曲柄轴承孔的加工之后使用所述第二工具进行该曲柄轴承孔的追加加工。
曲柄轴承孔具有在气缸列方向上长的形状，因此在其加工中需要全长长的加工工具。然而，如果从最初起使用长的加工工具进行曲柄轴承孔的加工，则由于加工工具的下垂等而难以担保加工位置的准确性。根据本结构，通过利用比较短的第一工具进行长的曲柄轴承孔的最初的加工，能够提高其加工位置的精度。另外，通过利用比较短的第一工具进行最初的加工，形成长的第二工具的导向孔，之后的追加加工的精度提高。
在此公开的第六技术所涉及的加工机的控制方法，对工件的第一部位和第二部位依次进行加工，该第二部位是与该第一部位不同的位置、且是离开该工件的基准面的位置，所述加工机的控制方法的特征在于，所述加工机具备：冷却液供给装置，在加工作业中向所述工件的所述第二部位供给冷却液；以及温度检测装置，检测所述冷却液的温度，所述控制方法具备：计算工序，将从加工作业的开始起规定时间以后的所述冷却液的温度估计为所述工件的温度来计算该工件的因热膨胀引起的变形量；加工位置校正工序，基于所述变形量对所述第二部位的相对于所述基准面的加工位置进行校正；以及第二部位加工工序，在所述加工位置校正工序后，在所述校正后的加工位置处，使所述第二部位的加工开始，所述规定时间是预先决定的、从所述加工作业的开始起至所述工件的所述第二部位附近的温度与所述冷却液的温度之差成为规定范围以内为止的时间。
在本结构中，将从加工作业的开始起规定时间以后的冷却液的温度估计为工件的温度来计算工件的变形量，基于该变形量对第二部位的加工位置进行校正。由此，无需测量工件本身的温度，而能够更精确地考虑工件的热膨胀量来对第二部位的加工位置进行校正。通过这样，能够提高第二部位的加工位置的精度。
第七技术的特征在于，在第六技术中，所述工件的所述第二部位附近的温度与所述冷却液的温度之差的所述规定范围是±1℃以内。
通过将冷却液的温度与工件的温度的误差设为±1℃以内，能够进一步提高第二部位的加工位置的精度。
第八技术的特征在于，在第六或第七技术中，所述工件是发动机的气缸体，所述基准面是作为与气缸盖的紧固面的上台面，所述第二部位是曲柄轴承孔。
根据本结构，气缸体的上台面与曲柄轴承孔的距离尺寸精度提高。通过这样，能够降低由曲柄轴承孔的加工位置的精度引起的、发动机压缩比的误差。
第九技术的特征在于，在第八技术中，所述加工机具备用于进行所述曲柄轴承孔的加工的、第一工具以及全长比该第一工具长的第二工具，在所述第二部位加工工序中，在使用所述第一工具进行所述曲柄轴承孔的加工之后，使用所述第二工具进行该曲柄轴承孔的追加加工。
根据本结构，通过利用比较短的第一工具进行长的曲柄轴承孔的最初的加工，能够提高其加工位置的精度。另外，通过利用比较短的第一工具进行最初的加工，形成长的第二工具的导向孔，之后的追加加工的精度提高。
发明的效果
如以上所述，在本公开中，将从加工作业的开始起规定时间以后的冷却液的温度估计为工件的温度来计算工件的变形量，基于该变形量对第二部位的加工位置进行校正。由此，无需测量工件本身的温度，而能够更精确地考虑工件的热膨胀量来对第二部位的加工位置进行校正。通过这样，能够提高第二部位的加工位置的精度。
附图说明
图1是表示加工中心的结构的图。
图2是表示加工中心主体的立体图。
图3是图2的治具周边的放大图，用双点划线表示了通过治具被定位的工件。
图4是表示控制装置的结构的图。
图5是表示加工对象的气缸体的一例的截面图。
图6是表示曲柄轴的一例的侧视图。
图7是用于说明因热膨胀引起的相对于上台面而言的曲柄轴承孔的加工位置的变化的图。
图8是加工中心的控制方法的流程。
图9是坐标系校正工序的流程。
图10是表示验证用工件的各部的温度和冷却液温度的时间变化的曲线图。
图11是表示比较例的冷却液温度与尺寸变化量的关系的曲线图。
图12是表示实施例的冷却液温度与尺寸变化量的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，基于图详细地说明本公开的实施方式。以下的优选实施方式的说明在本质上只不过是例示，完全不是意图限制本公开、其应用物或其用途。
(实施方式1)
<加工中心>
图1中示出本实施方式所涉及的加工中心1(加工机)的结构。加工中心1具备加工中心主体10、冷却液供给装置200、自动工具更换装置(ATC)300以及控制装置400。
《加工中心主体》
图2表示加工中心主体10的一例。另外，图3是图2的治具18周边的放大图。在图3中，用双点划线表示的工件W通过治具18被定位。
加工中心主体10具有由X轴、Y轴以及Z轴构成的XYZ坐标系来作为机械坐标系。X轴方向和Z轴方向是水平方向，Y轴方向是铅直方向。
加工中心主体10具备主轴14、支柱16、加工台20、旋转机构22以及进给机构24。在主轴14上，例如安装钻头、端铣刀、铣刀等各种工具12。主轴14使工具12绕沿Z轴方向延伸的旋转中心线Cs旋转。支柱16使主轴14在Y轴方向上移动，并且还在X轴方向上移动。加工台20用于载置将工件W进行定位的治具18。旋转机构22使加工台20以沿Y轴方向延伸的旋转中心线Ct为中心进行旋转。进给机构24使旋转机构22在Z轴方向上移动。
如图2和图3所示，治具18是具有基座30、治具主体31以及开口部32的角板治具。基座30被固定于加工台20的上表面(参照图2)。治具主体31是板状，形成为在基座30上直立。开口部32被设置成在治具主体31中沿其厚度方向贯通。治具18除了基座30、治具主体31以及开口部32以外，还具有多个夹紧装置(未图示)。夹紧装置用于将工件W夹紧来保持其位置。另外，治具18具有在治具主体31中的开口部32的上侧设置的圆筒状的校对环规40。校对环规40用于在后述的控制方法的坐标系校正工序S1中对加工中心主体10的坐标系的校正。此外，如图2和图3所示，将校对环规40的中心线称为Cm。
如图3所示，工件W在被保持于治具18的状态下被加工。此外，在本实施方式中，工件W是发动机的气缸体，工件W以使后述的上台面111位于图3的标记B的位置的方式被固定于治具18。在加工中心主体10中，通过利用支柱16进行的主轴14的X轴方向及Y轴方向的移动以及利用治具18进行的工件W的Z轴方向的移动以及利用旋转机构22进行的工件W的绕旋转中心线Ct的旋转，改变工件W的相对于主轴14的相对位置。由此，能够从全方向对工件W进行加工。
另外，加工中心主体10是数值控制式的加工机。即，加工中心主体10构成为按照与工件W对应地预先制作的后述的加工程序数据421按被设定的加工部位顺序进行各种加工。
《冷却液供给装置》
冷却液供给装置200用于在加工作业中向工件W供给冷却液来抑制工件W的过度的温度上升。向包括工件W的加工部位、即后述的校正对象外部位(第一部位)和校正对象部位(第二部位)的工件W整体供给冷却液。
具体地说，例如，如图1所示，冷却液供给装置200具备罐202、供给路201、泵203以及温度传感器204(温度检测装置)。罐202贮存冷却液。供给路201以使冷却液在加工中心主体10与罐202之间循环的方式将两者进行连接。泵203被设置于供给路201上，产生冷却液的流动。温度传感器204被配置于罐202内，检测被贮存在该罐202内的冷却液的温度。
通过供给路201被送到加工中心主体10内的冷却液例如从在加工中心主体10中被配置于工件W的周围的喷嘴(未图示)、主轴14的顶端以及工具12的顶端等向工件W供给。被供给到工件W的冷却液通过被设置于加工中心主体10的下部的排液管(未图示)返回到供给路201。
《自动工具更换装置(ATC)》
ATC 300用于更换在主轴14上安装的工具12。如图1所示，ATC 300包括具备使如上所述的各种工具12待机的多个工具库的收容部301。ATC300按照后述的加工程序数据421(按照加工程序数据421的工具号)，将被安装于主轴14的工具12更换为在工具库中待机的其它工具12。由此，加工中心主体10使用各种工具12来执行各种加工。另外，在收容部301中，还收容有加工用的工具以外的工具12。具体地说，例如是在后述的坐标系校正工序S1中使用的触摸传感器等。
《控制装置》
如图4所示，控制装置400具备控制部410、存储部420、显示部430以及操作部440。控制部410和存储部420例如由通用的计算机等构成。显示部430和操作部440例如由显示器、键盘、液晶的触摸面板等构成。
控制部410具备计算部411、校正部412以及指令部413。存储部420中保存有加工中心主体10的动作所需的信息，具体地说，例如保存有包括加工程序数据421、位置数据422、温度数据423、坐标系校正值数据424、加工位置校正值数据425等的各种数据。
加工程序数据421是数值控制程序数据，被描述为按顺序进行后述的利用加工中心1进行的工件W的一系列加工作业。特别是，加工程序数据421被描述为对工件W的后述的校正对象外部位和曲柄轴承孔130按该顺序进行加工。关于其它数据的具体内容，在之后的控制方法的项目中进行说明。
《工件》
如图5所示，作为加工对象的工件W是汽车用的直列4缸发动机的气缸体。气缸体具备4个气缸膛113A、113B、113C、113D。
气缸体具备上缸体110和下缸体120。上缸体110与下缸体120在上缸体110的下表面115及下缸体120的上表面125上被相互接合。在被接合的状态下，在接合面附近设置有用于配置图6中例示的曲柄轴C的曲柄轴承孔130(第二部位)。
此外，在本说明书中，为了方便起见，设工件W和曲柄轴C的方向如图5和图6所示。即，将气缸体的上缸体110侧设为上侧，将下缸体120侧设为下侧，将输出侧设为前侧，将与输出侧相反的一侧设为后侧。
图6所示的曲柄轴C具备连接未图示的连杆的曲柄销CP、平衡重CW以及曲柄轴颈CJ。曲柄轴C以曲柄轴C的中心轴C1与曲柄轴承孔130的中心轴P一致、并且各曲柄销CP的位置与气缸膛113A、113B、113C、113D的各个气缸膛对应的方式被配置于曲柄轴承孔130内。
在上缸体110的上端设置有作为与气缸盖(未图示)的紧固面的上台面111(基准面)。曲柄轴承孔130位于离开上台面111的位置。
在此，参照图5和图7来说明曲柄轴承孔130的加工位置和工件W的热膨胀的影响。此外，图7是从前侧看作为工件W的气缸体被固定于治具主体31的状态的图。在图7中，上侧的图表示热膨胀前的工件W，下侧的图表示热膨胀后的工件W。
如图5和图7所示，关于曲柄轴承孔130的加工位置，以从上台面111到曲柄轴承孔130的中心轴P的距离D来决定。该距离D影响发动机的活塞的往复运动距离。即，对该距离D设定实现期望的压缩比的设计值，如果实际的距离D相对于设计值大幅偏离则有可能活塞的往复运动距离发生变动，存在压缩比发生变动的隐患。因而，在产品完成时，期望从上台面111到曲柄轴承孔130的实际的距离D与其设计值之间的误差尽可能小。
但是，在气缸体的加工中，除了曲柄轴承孔130以外，还进行在与曲柄轴承孔130不同的位置开出细孔的加工、螺纹切削加工、平面的精加工、产品的组装部位的加工等。因而，在曲柄轴承孔130及其以外的部位的加工中，工件W整体的温度可能上升。于是，如图7所示，工件W整体膨胀。假定将从上台面111到曲柄轴承孔130的中心轴P的距离D的设计值设为D1。而且，如果在膨胀的工件W中在距离D1的位置、即图7的下侧的图的双点划线的圆的位置处加工曲柄轴承孔130，则在产品完成时、即在气缸体被冷却至固定温度的状态下，导致曲柄轴承孔130的位置比距离D1的位置向+方向移动。换言之，从上台面111到曲柄轴承孔130的中心轴P的距离D有可能比设计值D1短。因而，在工件W膨胀的状态下，需要考虑其膨胀量来将曲柄轴承孔130的加工位置校正为距离D2的位置。
这样，曲柄轴承孔130的加工位置由于与发动机的压缩比关联而极其重要，在本说明书中，将曲柄轴承孔130称为校正对象部位。另外，关于上述的曲柄轴承孔130以外的加工(开出细孔的加工、螺纹切削加工、平面的精加工、产品的组装部位的加工等)，不需要进行加工位置的校正，因此将这些加工部位称为校正对象外部位(第一部位)。
<控制方法>
接着，说明加工中心1的控制方法。如图8和图9所示，加工中心1的控制方法具备坐标系校正工序S1、校正对象外部位加工工序S2、冷却液温度测定工序S3、冷却液温度判定工序S4、估计工件温度决定工序S5(计算工序)、加工位置校正值计算工序S6(计算工序)、加工位置校正工序S7(校正工序)以及校正对象部位加工工序S8(第二部位加工工序)。
－坐标系校正工序－
首先，在加工中心主体10的初始位置，治具18在加工中心主体10的加工台20上以治具主体31的校对环规40与主轴14相向的方式被固定(参照图2)。详细地说，在初始位置，治具18以校对环规40的中心线Cm与Z轴方向平行的方式被固定于加工台20。然后，工件W通过夹紧装置以其上台面111被配置于图3的标记B的位置的方式被固定。
为了高精度地对工件W进行加工，需要检测保持工件W的治具18的XYZ坐标系中的位置坐标、基准点的坐标，基于检测出的坐标执行加工。
即，坐标系校正工序S1是对治具18的XYZ坐标系进行校正的工序。通过对加工中心主体10本身的滚珠丝杆的轴的膨胀、治具18本身的位置的偏差进行校正，工件W的加工精度提高。具体地说，例如使用上述的触摸传感器等检测校对环规40的位置，计算所检测出的坐标位置数据与规定的治具配置位置的坐标的偏移量，基于该偏移量对加工程序数据421进行校正。
图9中示出坐标系校正工序S1的一例。首先，在主轴14上安装触摸传感器来作为工具12，在该触摸传感器的顶端处检测校对环规40的位置(校对环规位置测量工序S11)。检测出的校对环规40的位置信息作为位置数据422被保存在存储部420中(参照图4)。然后，判定位置数据422是否包含在基准值的范围内(校对环规位置判定工序S12)。
在位置数据422包含在基准值的范围内的情况下，计算所检测出的位置数据422与规定的治具配置位置的坐标的偏移量、即坐标系校正值(坐标系校正值计算工序S13)。计算出的坐标系校正值信息作为坐标系校正值数据424被保存在存储部420中。然后，基于坐标系校正值数据424对加工程序数据421进行修正(加工程序数据修正工序S14)。然后，进入接下来的校正对象外部位加工工序S2。
另一方面，如果检测出的位置数据422在基准值的范围外，则进行校对环规40的清洗(校对环规清洗工序S15)。然后，再次利用触摸传感器检测清洗后的校对环规40的位置数据422(校对环规位置再测量工序S16)。再次判定所检测出的位置数据422是否包含在基准值的范围内(校对环规位置再判定工序S17)。如果在基准值的范围内，则进入坐标系校正值计算工序S13。如果在基准值的范围外，则由于校对环规测量异常而加工中心1的动作停止(S18)。
此外，也可以例如在日本专利5272598号公报中记载的方法那样，采用将触摸传感器与检测精度比该触摸传感器高且可靠性高的小型测试器等进行组合来进行更高精度的校正的方法。
－校正对象外部位加工工序－
如上所述，加工程序数据421被描述为加工中心主体10对工件W的校正对象外部位和作为校正对象部位的曲柄轴承孔130按该顺序进行加工。因而，当坐标系校正工序S1结束时，按照加工程序数据421的程序内容，校正对象外部位的加工开始(校正对象外部位加工工序S2)。校正对象外部位如上所述是开出细孔的加工、螺纹切削加工、平面的精加工、产品的组装部位的加工等的对象部位，在校正对象外部位加工工序S2中，既可以结束这些全部的加工，也可以不结束。在全部的加工未结束的情况下，能够在校正对象部位加工工序S8结束后进行剩余的校正对象外部位的加工，对此在图8中未图示。
－冷却液温度测定工序－
利用温度传感器204检测从加工中心1的加工作业的开始、即坐标系校正工序S1的动作开始起规定时间以后的冷却液的温度(冷却液温度测定工序S3)。具体地说，从加工中心1的动作开始到动作结束为止，利用温度传感器204监视冷却液温度。然后，其温度数据423例如作为加工中心1的宏变量被取入控制装置400，并被保存在存储部420中。然后，将被保存在存储部420的温度数据423中的、从加工开始即坐标系校正工序S1的动作开始起规定时间以后的冷却液的温度在下一工序中使用。此外，稍后叙述上述规定时间的详情。
－冷却液温度判定工序－
在冷却液温度判定工序S4中，关于从上述的坐标系校正工序S1的动作开始起规定时间以后的冷却液的温度，判定该温度与加工中心1的上次动作时的后述的估计工件温度之差是否在基准值以内(S41)。另外，判定冷却液的温度是否为上限值以下和下限值以上(S42、S43)。此外，关于基准值，能够设为与上次动作时的估计工件温度之差例如在±5℃以内，但是并非意图进行限定。另外，关于上限值，考虑夏季的高温环境下的加工中心1的动作来例如能够设为约40℃，但是并非意图进行限定。而且，关于下限值，考虑冬季的低温环境下的加工中心1的动作来例如能够设为约17℃，但是并非意图进行限定。
－估计工件温度决定工序－
在冷却液的温度在基准值以内、且是上限值以下和下限值以上的情况下，计算部411在估计工件温度决定工序S5中，将该冷却液的温度估计为从坐标系校正工序S1的动作开始起规定时间以后的工件W本身的温度(S51)。在本说明书中，将这样估计出的工件W本身的温度称为估计工件温度。
另一方面，在冷却液温度在基准值外、或者超过上限值或小于下限值的情况下，认为温度传感器204的异常，加工中心1的动作停止(S52)。
－加工位置校正值计算工序－
计算部411基于如上所述那样决定的估计工件温度计算工件W的因热膨胀引起的变形量、即加工位置校正值(加工位置校正值计算工序S6)。
具体地说，关于因热膨胀引起的变形量ΔL(m)，能够通过下述式(1)进行计算。
ΔL＝L×α×ΔT···(1)
其中，在式(1)中，L是材料的长度(m)，α是热膨胀系数(10-6/℃)，ΔT是温度变化量(℃)。在本实施方式中，L是从上台面111到曲柄轴承孔130的中心轴的距离D。温度变化量ΔT是工件W的设计值的基准温度(具体地说，例如常温)与上述估计工件温度之差。
计算出的变形量ΔL作为加工位置校正值数据425被保存在存储部420中。
－加工位置校正工序－
校正部412基于上述计算出的加工位置校正值数据425对加工程序数据421中的曲柄轴承孔130的相对于上台面111而言的加工位置的信息进行修正(加工位置校正工序S7)。
－校正对象部位加工工序－
然后，基于校正后的加工程序数据421，通过指令部413的指令，加工中心主体10在上述的规定时间以后在校正后的加工位置处进行曲柄轴承孔130的加工(校正对象部位加工工序S8)。
此外，加工程序数据421被编程为，加工中心主体10在使用短工具311(第一工具)进行曲柄轴承孔130的加工之后使用全长比短工具311长的长工具312(第二工具)进行该曲柄轴承孔130的追加加工(参照图1)。
具体地说，如在图1中用双点划线表示的那样，在收容部301的工具库中，事先使用于对工件W的曲柄轴承孔130进行加工的短工具311和长工具312进行待机。然后，按照加工程序数据421的程序内容，利用短工具311进行曲柄轴承孔130的最初的加工。在固定时间内利用短工具进行加工之后，通过ATC 300将短工具311变更为长工具312，进行利用短工具311形成的孔的追加加工。
曲柄轴承孔130具有在气缸列方向上长的形状，因此在其加工中需要全长长的工具12。然而，如果从最初起使用长的工具12进行曲柄轴承孔130的加工，则由于工具12的下垂等而难以担保加工位置的准确性。根据本结构，通过利用比较短的短工具311进行长的曲柄轴承孔130的最初的加工，能够提高其加工位置的精度。另外，通过利用比较短的短工具311进行最初的加工，形成长工具312的导向孔，之后的追加加工的精度提高。
此外，关于短工具311和长工具312的尺寸等，根据工件W的结构适当决定，作为短工具311，例如也可以使用长工具312的1/5左右的长度的工具12。
然后，在将校正对象外部位也包括在内的全部的加工部位的加工结束的时间点，利用加工中心1的加工作业结束。
<特征和作用效果>
在此，本实施方式所涉及的控制装置和控制方法的特征在于，将冷却液温度判定工序S4中的规定时间设为例如通过实验、模拟分析等试验方法预先决定的、从加工作业的开始起至工件W的曲柄轴承孔130附近的温度与冷却液的温度之差成为规定范围以内为止的时间。
以下，说明通过实验决定规定时间的方法的一例。在验证用的工件W的曲柄轴承孔130附近，具体地说在图5中分别用标记131、133、135表示的位置(分别配置图6中例示的曲柄轴C的曲柄轴颈CJ中的、1号曲柄轴颈CJ1、3号曲柄轴颈CJ3以及5号曲柄轴颈CJ5的轴承部)焊接热电偶，对利用加工中心1的加工中的工件W的温度进行了监视。另外，同时还监视了冷却液温度。图10中示出相对于经过时间的各温度变化的结果。此外，加工程序数据421被编程为在将校正对象外部位的加工全部进行之后进行曲柄轴承孔130的加工。
可知，冷却液温度是从加工开始到加工结束为止几乎固定的温度。另一方面，可知，工件W的上述3个部位的温度随着校正对象外部位的加工而温度逐渐上升。而且，如在图10中用箭头和圆表示的那样，可知在从加工开始起经过了250秒～300秒左右的时间点，工件W的上述3个部位的温度与冷却液的温度几乎相同，即工件W的上述3个部位的温度与冷却液的温度之差在±0.5℃以内。另外，通过本申请发明人们的验证，获知从加工作业的开始起至工件W的上述3个部位的温度与冷却液的温度接近为止的时间不依据外部气温而几乎固定。
因而，在本实施方式所涉及的控制装置和控制方法中，将从加工作业的开始起规定时间以后的冷却液的温度决定为估计工件温度来计算加工位置校正值，基于该加工位置校正值对曲柄轴承孔130的加工位置进行校正。由此，无需测量工件W本身的温度，而能够考虑工件W的因热膨胀引起的变形量来对曲柄轴承孔130的加工位置进行校正。
另外，在本结构中，从工件W的温度与冷却液的温度接近之后开始曲柄轴承孔130的加工，因此曲柄轴承孔130的加工中的工件W的温度的变动也在某种程度上得以抑制，加工位置的偏移变小，能够提高曲柄轴承孔130的加工位置的精度。通过这样，能够降低由曲柄轴承孔的加工位置的精度引起的、发动机压缩比的误差。
规定时间可能根据工件W的种类、机型等而变动，在本实施方式所涉及的控制装置和控制方法中，例如能够设定为250秒～300秒左右，但是不特别限定。此外，关于规定时间的设定，能够通过加工程序数据421中的加工部位的顺序的设定来进行。
具体地说，例如假定校正对象外部位存在5处，设在从坐标系校正工序S1的开始起至5处校正对象外部位中的5处的全部的加工结束的时间点为止为280秒左右。于是，以在该全部的校正对象外部位的加工结束之后进行冷却液温度测定工序S3～校正对象部位加工工序S8的工序的方式制作加工程序数据421即可。
另外，假定从坐标系校正工序S1的开始起至5处校正对象外部位中的例如3处的加工结束的时间点为止为280秒左右。在该情况下，也可以如上述的例子那样以在5处校正对象外部位的全部的加工结束之后进行冷却液温度测定工序S3～校正对象部位加工工序S8的工序的方式制作加工程序数据421。另外，也可以以在上述3处的加工结束之后进行冷却液温度测定工序S3～校正对象部位加工工序S8的工序、之后进行剩余的2处校正对象外部位的加工的方式制作加工程序数据421，对此在图8中未图示。
通过这样，进行编程以在从加工作业的开始起规定时间以后开始曲柄轴承孔130的加工。
工件W的曲柄轴承孔130附近的温度与冷却液的温度之差的规定范围优选为±1℃以内，更优选为±0.5℃以内。由此，能够进一步提高曲柄轴承孔130的加工位置的精度。
另外，在图10的验证中，如用标记K0的单点划线表示的那样，经过时间超过300秒时起开始曲柄轴承孔130的利用短工具311的从曲柄轴颈CJ5侧起的加工。然后，从用标记K1、K2、K3、K4、K5的单点划线表示的经过时间起，将利用长工具312的各个曲柄轴颈CJ5、CJ4、CJ3、CJ2、CJ1的轴承部的加工按该顺序开始。然后，在用标记K6的单点划线表示的经过时间，曲柄轴承孔130的加工已结束。曲柄轴颈CJ5、CJ3、CJ5的轴承部的温度随着各轴承部的加工开始而增加约1℃左右是由于来自工具12顶端的冷却液的喷出压力稍高。将各轴承部的温度上升的时机进行比较后认为，温度上升是局部性的，加工中的曲柄轴承孔130附近整体的温度没有大幅上升。
(实施方式2)
以下，详述本公开所涉及的其它实施方式。此外，在这些实施方式的说明中，对与实施方式1相同的部分附加相同的标记并省略详细的说明。
在上述实施方式中，是通过加工程序数据421中的加工部位的顺序的设定来进行规定时间的设定的结构，但是不限于该结构。具体地说，例如，控制装置400也可以还具备从工件W的加工作业的开始起测量时间的未图示的时间测量装置。而且，控制装置400也可以将表示规定时间的经过的时间测量装置的测量信号作为触发，来使加工中心主体10开始曲柄轴承孔130的加工。通过将时间测量装置的测量信号作为触发，能够更容易地控制曲柄轴承孔130的加工开始时机。此外，时间测量装置的时间信息作为时间数据被保存在存储部420中。
(其它实施方式)
在上述实施方式中，是设置冷却液温度判定工序S4的结构，但是不限于该结构，也可以不设置冷却液温度判定工序S4。在该情况下，能够将在冷却液温度测定工序S3中测定出的从坐标系校正工序S1的动作开始起规定时间以后的冷却液的温度直接在接下来的估计工件温度决定工序S5中决定为估计工件温度。
在上述实施方式中，温度传感器204被配置于罐202内，但是只要能够检测冷却液的温度即可，不限于该结构，也可以被配置于供给路201上等其它位置。
上述实施方式的图4所示的控制装置400的结构是例示，也可以包括图4所示的结构以外的结构。另外，上述实施方式的加工中心主体10和ATC 300的结构是例示，不限于该结构。例如，上述实施方式的加工中心主体10是卧式的4轴控制方式，但是加工中心主体10既可以是立式等，也可以是3轴控制、5轴控制其它的多轴控制方式。在上述实施方式中，ATC300是刀库式，但是也可以是转塔式等。
在上述实施方式中，是使用短工具311和长工具312进行曲柄轴承孔130的加工的结构，但是不限于该结构。具体地说，例如在曲柄轴承孔130短的情况下，也可以用单一的工具12进行加工。也可以使用3根以上的工具12进行加工。关于工具12的选择，能够根据工件W的结构适当变更。
在上述实施方式的图10的验证中，是从5号曲柄轴颈CJ5的轴承部侧起进行曲柄轴承孔130的加工的结构，但是不限于该结构，也可以从1号曲柄轴颈CJ1的轴承部侧起进行曲柄轴承孔130的加工。
在上述实施方式中，工件W是汽车用发动机的气缸体，但是不限于该结构。具体地说，不限于汽车，也可以是车辆用发动机、产业用发动机的气缸体。另外，不限于直列4缸发动机，也可以是单缸发动机、其它多缸发动机。另外，不限于气缸体，也可以是气缸盖等。在气缸盖的情况下，凸轮轴轴承孔成为第二部位。这样，工件W只要是存在多个加工部位而其中一个位于离开基准面的位置、且实施以从基准面起的距离来确定该位置的加工的工件，就能够应用本公开的控制装置和控制方法。
实施例
以下，说明具体进行的实施例。
图11作为比较例，示出了不进行曲柄轴承孔130的加工位置的校正而进行了作为工件W的气缸体的加工的情况下的距离D的尺寸变化量(μm)与估计工件温度(℃)的关系。具体地说，在图8的校正对象外部位加工工序S2中进行全部的校正对象外部位的加工之后，不进行从冷却液温度测定工序S3至加工位置校正工序S7为止的工序，而进入校正对象部位加工工序S8，进行曲柄轴承孔130的加工。另一方面，图12作为实施例，示出了如图8所示那样进行了曲柄轴承孔130的加工位置的校正的情况下的距离D的尺寸变化量与估计工件温度的关系。此外，在比较例和实施例中，估计工件温度均是从利用加工中心1的加工作业的开始起校正对象外部位加工工序S2结束的时间点(约280秒后)的冷却液的温度。另外，距离D的尺寸变化量的测定是在将加工结束后的工件W冷却至20℃之后进行的。并且，在图11和图12中，将距离D的设计值设为0。
如图11所示，在比较例中，将设计值设为0，尺寸变化量以其前后约35μm的幅度存在偏差。另一方面，如图12所示，在实施例中，该偏差的幅度降低至约10μm。
产业上的可利用性
本公开在加工机的控制装置及其控制方法的领域中极其有用。
附图标记说明
1：加工中心(加工机)
10：加工中心主体
110：上缸体(气缸体)
111：上台面(基准面)
120：下缸体(气缸体)
130：曲柄轴承孔(第二部位)
200：冷却液供给装置
204：温度传感器(温度检测装置)
311：短工具(第一工具)
312：长工具(第二工具)
400：控制装置
411：计算部
412：校正部
413：指令部
W：工件

Claims (9)

1.一种加工机的控制装置，对工件的第一部位和第二部位依次进行加工，该第二部位是与该第一部位不同的位置、且是离开该工件的基准面的位置，所述加工机的控制装置的特征在于，
所述加工机具备：
冷却液供给装置，在加工作业中向所述工件的所述第二部位供给冷却液；以及
温度检测装置，检测所述冷却液的温度，
所述控制装置具备：
计算部，将从加工作业的开始起规定时间以后的所述冷却液的温度估计为所述工件的温度来计算该工件的因热膨胀引起的变形量；
校正部，基于所述变形量对所述第二部位的相对于所述基准面的加工位置进行校正；以及
指令部，在所述规定时间以后，在所述校正后的加工位置处，使所述第二部位的加工开始，
所述规定时间是预先决定的、从所述加工作业的开始起至所述工件的所述第二部位附近的温度与所述冷却液的温度之差成为规定范围以内为止的时间。
2.根据权利要求1所述的加工机的控制装置，其特征在于，
所述工件的所述第二部位附近的温度与所述冷却液的温度之差的所述规定范围是±1℃以内。
3.根据权利要求1或2所述的加工机的控制装置，其特征在于，
所述控制装置具备从所述加工作业的开始起测量时间的时间测量装置，
所述指令部将表示所述规定时间的经过的所述时间测量装置的测量信号作为触发，来使所述加工机开始所述第二部位的加工。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的加工机的控制装置，其特征在于，
所述工件是发动机的气缸体，
所述基准面是作为与气缸盖的紧固面的上台面，
所述第二部位是曲柄轴承孔。
5.根据权利要求4所述的加工机的控制装置，其特征在于，
所述加工机具备用于进行所述曲柄轴承孔的加工的、第一工具以及全长比该第一工具长的第二工具，
所述指令部使所述加工机在使用所述第一工具开始所述曲柄轴承孔的加工之后使用所述第二工具进行该曲柄轴承孔的追加加工。
6.一种加工机的控制方法，对工件的第一部位和第二部位依次进行加工，该第二部位是与该第一部位不同的位置、且是离开该工件的基准面的位置，所述加工机的控制方法的特征在于，
所述加工机具备：
冷却液供给装置，在加工作业中向所述工件的所述第二部位供给冷却液；以及
温度检测装置，检测所述冷却液的温度，
所述控制方法具备：
计算工序，将从加工作业的开始起规定时间以后的所述冷却液的温度估计为所述工件的温度来计算该工件的因热膨胀引起的变形量；
加工位置校正工序，基于所述变形量对所述第二部位的相对于所述基准面的加工位置进行校正；以及
第二部位加工工序，在所述加工位置校正工序后，在所述校正后的加工位置处，使所述第二部位的加工开始，
所述规定时间是预先决定的、从所述加工作业的开始起至所述工件的所述第二部位附近的温度与所述冷却液的温度之差成为规定范围以内为止的时间。
7.根据权利要求6所述的加工机的控制方法，其特征在于，
所述工件的所述第二部位附近的温度与所述冷却液的温度之差的所述规定范围是±1℃以内。
8.根据权利要求6或7所述的加工机的控制方法，其特征在于，
所述工件是发动机的气缸体，
所述基准面是作为与气缸盖的紧固面的上台面，
所述第二部位是曲柄轴承孔。
9.根据权利要求8所述的加工机的控制方法，其特征在于，
所述加工机具备用于进行所述曲柄轴承孔的加工的、第一工具以及全长比该第一工具长的第二工具，
在所述第二部位加工工序中，在使用所述第一工具进行所述曲柄轴承孔的加工之后，使用所述第二工具进行该曲柄轴承孔的追加加工。
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