JP2016038674A - Correction value computing method and correction value computing program for machine tool - Google Patents

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松下 哲也
Tetsuya Matsushita
哲也 松下
康功 近藤
Yasunori Kondo
康功 近藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a correction value computing method and a correction value computing program for a machine tool that efficiently compute a correction value of a translation axis.SOLUTION: A correction value computing method for a machine tool computes a correction value of a translation axis so as to correct a position error of a tool to a workpiece due to geometric error or to correct the position error and an attitude error of the tool. The method executes: a first coordinate value assigning step S3 of assigning a coordinate value at a correction reference point for turning processing to a command position of a translation axis when executing the turning processing; a second coordinate value assigning step S6 of assigning a coordinate value at a correction reference point for milling processing to the command position of the translation axis when executing the milling processing; and a correction value computing step S4 of computing a correction value on the basis of the command position of the translation axis where the coordinate value at the correction reference point for turning processing or for milling processing is assigned, a command position of a rotation axis and a geometric parameter.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

この発明は、工具を装着する主軸と、工作物を保持するテーブルとが、2軸以上の並進軸と1軸以上の回転軸とによって相対移動して、工具により、回転する工作物に対して旋削加工を行うことあるいは回転する工具により工作物に対してミーリング加工を行うことを可能とした工作機械において、幾何学的な誤差による前記工作物に対する前記工具の位置の誤差や該工具の姿勢の誤差を補正する前記並進軸の補正値を演算する工作機械の補正値演算方法、この補正値演算方法をコンピュータに実行させる補正値演算プログラムに関する。   According to the present invention, a spindle on which a tool is mounted and a table for holding a workpiece are moved relative to each other by two or more translation axes and one or more rotation axes, and the workpiece is rotated by the tool. In a machine tool capable of performing turning or milling a workpiece with a rotating tool, an error in the position of the tool relative to the workpiece due to a geometric error and an attitude of the tool The present invention relates to a correction value calculation method for a machine tool that calculates a correction value for the translation axis that corrects an error, and a correction value calculation program that causes a computer to execute the correction value calculation method.

図1は、当該工作機械の一例であり、3つの並進軸と2つの回転軸を有する複合加工旋盤の模式図である。主軸頭2は、コラム5に設けられた互いに直交する並進軸であるX軸・Y軸・Z軸によって、ベッド1に対して並進3自由度の運動が可能である。加えて主軸頭2は、刃物台4に内蔵された回転軸であるB軸によって、回転1自由度の運動が可能である。   FIG. 1 is an example of the machine tool, and is a schematic view of a combined machining lathe having three translation axes and two rotation axes. The spindle head 2 is capable of translational motion with three degrees of freedom with respect to the bed 1 by means of X-axis, Y-axis, and Z-axis, which are translation axes orthogonal to each other, provided on the column 5. In addition, the spindle head 2 can move with one degree of freedom of rotation by the B axis, which is a rotation axis built in the tool post 4.

また主軸部3は、ベッド1に固定された主軸台に備えられて、回転軸であるC軸回りで回転可能である。この主軸部3には工作物(図示せず。)が取り付け可能とされている。各軸(X軸・Y軸・Z軸・B軸・C軸)は数値制御装置により制御されるサーボモータ(図示せず。)により駆動され、工作物を主軸部3に固定し、主軸頭2に工具(ドリル等)を装着して回転させ、工作物と工具との相対位置を制御しながら、回転する工具により工作物に対してミーリング加工を行う。このミーリング加工以外にも、主軸頭2にバイト工具を固定して、工作物と工具との相対位置を制御しながら、バイト工具により、C軸回りで回転する工作物に対して旋削加工を行うことができる。   Further, the main shaft portion 3 is provided on a main shaft base fixed to the bed 1 and is rotatable around a C axis which is a rotation shaft. A workpiece (not shown) can be attached to the main shaft portion 3. Each axis (X-axis, Y-axis, Z-axis, B-axis, C-axis) is driven by a servo motor (not shown) controlled by a numerical control device, and the workpiece is fixed to the main spindle portion 3 and the main spindle head. A tool (drill or the like) is attached to 2 and rotated, and the workpiece is milled with the rotating tool while controlling the relative position between the workpiece and the tool. In addition to this milling, a tool is fixed to the spindle head 2 and the workpiece rotated around the C axis is turned by the tool while controlling the relative position between the tool and the tool. be able to.

上記の複合加工旋盤の運動精度に影響を及ぼす要因として、例えば、回転軸の中心位置の誤差(想定されている位置からのズレ)や回転軸の傾き誤差(軸間の直角度や平行度)等の各軸間の幾何学的な誤差(幾何誤差)がある。幾何誤差が存在すると複合加工旋盤としての運動精度が悪化し、工作物の加工精度が悪化する。そのため、調整により幾何誤差を小さくする必要があるが、ゼロにすることは困難であり、幾何誤差を補正する制御を行うことで高精度な旋削加工やミーリング加工を行うことができる。   Factors that affect the motion accuracy of the combined lathe described above include, for example, the error of the center position of the rotating shaft (deviation from the assumed position) and the tilt error of the rotating shaft (perpendicularity and parallelism between the axes). There is a geometric error (geometric error) between the axes. If there is a geometric error, the motion accuracy of the combined machining lathe deteriorates and the workpiece machining accuracy deteriorates. For this reason, it is necessary to reduce the geometric error by adjustment, but it is difficult to make it zero, and by performing control for correcting the geometric error, highly accurate turning and milling can be performed.

幾何誤差を補正する手段として、特許文献1,2に記載されるような方法が提案されている。特許文献1に記載の方法では、工作機械の幾何誤差を考慮して工具先端点の位置を各並進軸の位置に変換し、それらを指令位置とすることで幾何誤差による工具先端点の位置誤差を補正することができる。特許文献2に記載の方法では、回転軸の指令値と並進軸の指令値と幾何誤差とを基にして算出した並進軸の補正値を、該並進軸の指令値に加算することで、並進軸を制御するための指令値を算出できる。ところが特許文献1,2に記載の方法では、回転軸の傾き誤差を補正する場合、並進軸の動作に伴って並進軸が補正指令されるため、並進軸を1軸だけ動作させても他の並進軸が微小動作する。例えば、図2に示すようにZ軸とC軸との平行度誤差が存在する場合に、Z軸のみを動作させても、X軸が微小動作する。   As means for correcting geometric errors, methods as described in Patent Documents 1 and 2 have been proposed. In the method described in Patent Document 1, the position of the tool tip point due to the geometric error is converted by converting the position of the tool tip point into the position of each translational axis in consideration of the geometric error of the machine tool and setting them as command positions. Can be corrected. In the method described in Patent Document 2, the translational axis correction value calculated based on the rotational axis command value, the translational axis command value, and the geometric error is added to the translational axis command value, thereby translating. A command value for controlling the axis can be calculated. However, in the methods described in Patent Documents 1 and 2, when correcting the tilt error of the rotation axis, the translation axis is commanded to be corrected in accordance with the translation axis operation. The translation axis moves slightly. For example, when there is a parallelism error between the Z axis and the C axis as shown in FIG. 2, even if only the Z axis is operated, the X axis is slightly operated.

このような動作は、平面加工(旋削加工)や穴開け加工(ミーリング加工)等の加工精度に悪影響を与える場合がある。例えば、図1の複合加工旋盤において、図2に示すように、幾何誤差によってC軸がZ軸に対して角度βだけ傾いている場合、Z軸の動作によりX軸の補正量が変化する。この状態で、図2中の太線点線矢印方向を送り方向としてバイト工具21にて工作物20の外周を旋削加工すると、X軸の補正によりバイト工具21の先端点は、Z軸に対して角度βだけ傾いた直線と平行に移動する。Z軸がスベリ案内の場合、上述のような微小動作をさせると、軸が動いたり動かなかったりする、いわゆる「ため送り」が発生し、工作物20の加工面にくぼみができる等、加工面性状を低下させてしまう。また、工作物20にドリルによる穴開け加工を行う場合、ドリルの軸方向であるZ軸に対して角度βだけ傾いた方向にZ軸が送られることになるため、穴径異常が発生し、ドリルの寿命低下も招くという不都合があった。   Such an operation may adversely affect machining accuracy such as flat machining (turning) and drilling (milling). For example, in the combined lathe of FIG. 1, as shown in FIG. 2, when the C axis is inclined by an angle β with respect to the Z axis due to a geometric error, the correction amount of the X axis changes due to the operation of the Z axis. In this state, when the outer periphery of the workpiece 20 is turned by the cutting tool 21 with the direction indicated by the thick dotted arrow in FIG. 2 as the feed direction, the tip point of the cutting tool 21 is angled with respect to the Z axis by correcting the X axis. Move parallel to a straight line inclined by β. When the Z-axis is a sliding guide, if the above-mentioned minute movement is performed, the shaft moves or does not move, so-called “slip feed” occurs, and the machining surface of the workpiece 20 is indented. It will deteriorate the properties. In addition, when drilling a workpiece 20 with a drill, the Z axis is sent in a direction inclined by an angle β with respect to the Z axis, which is the axial direction of the drill, and therefore a hole diameter abnormality occurs, There was an inconvenience that the life of the drill was also reduced.

これを防止する手段として、特許文献3に記載されるような方法が提案されている。特許文献3に記載の方法では、並進軸の指令値の代わりに、並進軸の指令位置空間内において予め指定した1つの点である補正基準点の座標値を使用して並進軸の補正値を算出し、この補正値を並進軸の指令値に加算して指令位置とすることで幾何誤差による工具先端点の位置誤差を補正することができる。特許文献3に記載の方法では、回転軸の動作の場合に並進軸の補正値を変化させるものの、並進軸の動作の場合に並進軸の補正値を変化させないため、並進軸の微小動作が行われないようにして、工作物の加工精度を向上させている。   As means for preventing this, a method as described in Patent Document 3 has been proposed. In the method described in Patent Document 3, instead of the translation axis command value, the translation axis correction value is obtained using the coordinate value of the correction reference point, which is one point specified in advance in the translation axis command position space. The position error of the tool tip point due to the geometric error can be corrected by calculating and adding this correction value to the command value of the translation axis to obtain the command position. In the method described in Patent Document 3, although the translation axis correction value is changed in the case of the rotation axis operation, the translation axis correction value is not changed in the translation axis operation. In this way, the machining accuracy of the workpiece is improved.

特開2004−272887号公報JP 2004-272887 A 特開2012−220999号公報JP 2012-220999 A 特開2012−221001号公報JP 2012-221001 A

しかしながら、上記の複合加工旋盤では、特許文献3に記載の方法により並進軸の補正値を演算して工作物20に旋削加工を行う場合には、補正基準点を主軸部3の中心軸線上に指定する一方で、前記補正値を演算して工作物20にミーリング加工を行う場合には、旋削加工を行う場合とは異なり、補正基準点を、ドリル等の工具によって工作物を加工する加工点に近い位置に指定することが望ましい。例えば、図7に示すように、B軸の角度を補正しないで(B軸の補正値Δb=0)、ドリル22を用いて工作物20の端面に穴開け加工を行う際には、補正基準点を各穴加工位置の中心に指定する。このため、前記補正値を演算するためには、各加工(旋削加工、ミーリング加工)毎に並進軸の指令位置空間内の互いに異なる位置において補正基準点を指定しなければならないという不都合があった。また、工作物20にミーリング加工を行う場合、補正基準点を用いた補正を行わない場合もある。例えば後述する図6に示すように、B軸の角度を補正してドリル22を用いて工作物20の端面に穴開け加工を行う際には、補正基準点を前記加工点に近い位置に指定しなくても、特許文献2に開示された方法を用いることにより、回転軸の傾き誤差の補正と並進軸の補正指令とを行って、工作物20への穴開け加工を行っていた。このため、Z軸がC軸に対して傾いているか否かを見極めたうえで、ミーリング加工の際の補正基準点を指定するか否かを判断する必要もあった。このようなことから、各加工において並進軸の補正値を効率的に演算できるとは言い難かった。   However, in the above-described combined machining lathe, when the translation axis correction value is calculated by the method described in Patent Document 3 and the workpiece 20 is turned, the correction reference point is set on the central axis of the main spindle 3. On the other hand, when the correction value is calculated and the workpiece 20 is milled, the correction reference point is the machining point at which the workpiece is machined by a tool such as a drill unlike the turning process. It is desirable to specify a position close to. For example, as shown in FIG. 7, when performing drilling on the end surface of the workpiece 20 using the drill 22 without correcting the B-axis angle (B-axis correction value Δb = 0), the correction reference is used. Specify a point at the center of each drilling position. For this reason, in order to calculate the correction value, there is an inconvenience that correction reference points must be specified at different positions in the command position space of the translation axis for each machining (turning, milling). . Further, when the workpiece 20 is milled, correction using the correction reference point may not be performed. For example, as shown in FIG. 6 to be described later, when the drilling is performed on the end surface of the workpiece 20 by correcting the B-axis angle, the correction reference point is designated as a position close to the machining point. Even if not, by using the method disclosed in Patent Document 2, the tilt error of the rotation axis and the correction command of the translation axis are issued, and the workpiece 20 is punched. For this reason, it has been necessary to determine whether or not to specify a correction reference point for milling after determining whether or not the Z-axis is inclined with respect to the C-axis. For this reason, it is difficult to say that the translation axis correction value can be efficiently calculated in each machining.

この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、旋削加工とミーリング加工との双方での工作物の加工精度を向上させる並進軸の補正値を効率的に演算する工作機械の補正値演算方法、この補正値演算方法をコンピュータに実行させる補正値演算プログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been proposed in view of such circumstances, and is a machine tool that efficiently calculates a correction value of a translational axis that improves the machining accuracy of a workpiece in both turning and milling. It is an object of the present invention to provide a correction value calculation method and a correction value calculation program that causes a computer to execute the correction value calculation method.

請求項1の発明に係る工作機械の補正値演算方法は、工具を装着する主軸と、工作物を保持するテーブルとが、2軸以上の並進軸と1軸以上の回転軸とによって相対移動して、前記工具により前記回転軸回りで回転する前記工作物に対して旋削加工を行うことあるいは回転する前記工具により前記工作物に対してミーリング加工を行うことを可能とした工作機械において、幾何学的な誤差による前記工作物に対する前記工具の位置の誤差あるいは該位置の誤差及び前記工具の姿勢の誤差を補正する前記並進軸の補正値を演算する工作機械の補正値演算方法であって、前記旋削加工と前記ミーリング加工とのうちのいずれかを行うかを判定する判定ステップと、前記判定ステップによって前記旋削加工を行うことを判定したときに、前記並進軸の指令位置空間内において予め指定した1つの点である旋削加工用補正基準点の座標値を、前記並進軸の指令位置に代入する第1の座標値代入ステップと、前記判定ステップによって前記ミーリング加工を行うことを判定したときに、前記指令位置空間内において予め指定した1つの点であるミーリング加工用補正基準点の座標値を、前記並進軸の指令位置に代入する第2の座標値代入ステップと、前記第1の座標値代入ステップによって前記旋削加工用補正基準点の座標値を代入した前記並進軸の指令位置あるいは前記第2の座標値代入ステップによって前記ミーリング加工用補正基準点の座標値を代入した前記並進軸の指令位置と、前記回転軸の指令位置と、前記幾何学的な誤差を表す幾何パラメータと、に基づいて、前記補正値を演算する補正値演算ステップと、を実行することを特徴とする。   In the machine tool correction value calculation method according to the first aspect of the present invention, the spindle on which the tool is mounted and the table holding the workpiece are relatively moved by two or more translation axes and one or more rotation axes. A machine tool capable of turning the workpiece rotated around the rotation axis by the tool or milling the workpiece by the rotating tool; A correction value calculation method for a machine tool that calculates a correction value of the translation axis that corrects an error in the position of the tool relative to the workpiece due to an error or an error in the position and an error in the posture of the tool, A determination step for determining whether to perform turning or the milling, and the determination of whether to perform the turning by the determination step; The first coordinate value substitution step of substituting the coordinate value of the turning correction reference point, which is one point designated in advance in the command position space, into the command position of the translation axis, and the milling by the determination step. A second coordinate value substituting step of substituting the coordinate value of the milling processing correction reference point, which is one point designated in advance in the command position space, into the command position of the translation axis when it is determined to perform , The command position of the translation axis obtained by substituting the coordinate value of the turning correction reference point in the first coordinate value substituting step, or the coordinate value of the milling machining correction reference point in the second coordinate value substituting step. The correction value is calculated based on the substituted command position of the translation axis, the command position of the rotation axis, and the geometric parameter representing the geometric error. A correction value calculation step that, characterized in that the run.

請求項2の発明に係る工作機械の補正値演算プログラムは、請求項1に記載の工作機械の補正値演算方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。   A machine tool correction value calculation program according to a second aspect of the invention causes a computer to execute the machine tool correction value calculation method according to the first aspect.

請求項1の発明に係る工作機械の補正値演算方法及び請求項2の発明に係る工作機械の補正値演算プログラムによれば、判定ステップによって旋削加工を行うことを判定したときには、補正値演算ステップによって、旋削加工用補正基準点の座標値を代入した並進軸の指令位置を用い、幾何学的な誤差による工作物に対する工具の位置の誤差あるいは該位置の誤差及び前記工具の姿勢の誤差を補正する並進軸の補正値を演算できる。これに加えて、判定ステップによってミーリング加工を行うことを判定したときには、補正値演算ステップによって、ミーリング加工用補正基準点の座標値を代入した並進軸の指令位置を用い、前記並進軸の補正値を演算できる。これにより、各加工(旋削加工、ミーリング加工)に応じて自動で前記補正値を演算できるため、この補正値を効率的に演算することが可能になる。
また、旋削加工の際に、補正値算出ステップによって演算した並進軸の補正値を該並進軸の指令位置に加算して該並進軸の指令位置を更新し、更新した指令位置に基づいて、工作物に対する工具の相対位置を制御すれば、特許文献3に開示された方法と同様に、並進軸を前記更新した指令位置によって動作させた場合でも、並進軸の補正値は変化せず、回転軸の指令位置によって回転軸を移動させた場合には、並進軸の補正値が変化する。これにより、並進軸を動作させた場合でも、並進軸は微小動作しないため、旋削加工の際に、この微小動作に起因する工作物の加工面性状の低下を防止できる。
さらに、ミーリング加工の際に、補正値算出ステップによって演算した並進軸の補正値を該並進軸の指令位置に加算して該並進軸の指令位置を更新し、更新した指令位置に基づいて、工作物に対する工具の相対位置を制御すれば、ミーリング加工用補正基準点付近において、幾何誤差を十分な精度で補正して、工作物の所定の位置にミーリング加工ができる。一方、並進軸の補正値を用いた並進軸の指令位置の更新を行わなくても、特許文献2に開示された方法により、回転軸が補正値に基づいて動作すると共に、並進軸も補正指令されるため、工具によって工作物の所定の位置に精度良くミーリング加工ができる。したがって、ミーリング加工の際には、前記更新した指令位置に基づいて工作物に対する工具の相対位置を制御する場合と、指令位置の更新を行わずに並進軸を補正指令する場合との双方で、精度良くミーリング加工ができる。
According to the correction value calculation method for the machine tool according to the first aspect of the invention and the correction value calculation program for the machine tool according to the second aspect of the invention, when the determination step determines that the turning is performed, the correction value calculation step By using the command position of the translation axis into which the coordinate value of the correction reference point for turning is substituted, the error of the position of the tool with respect to the workpiece due to a geometric error or the error of the position and the error of the posture of the tool are corrected. The translation axis correction value can be calculated. In addition to this, when it is determined that the milling process is performed in the determination step, the correction value calculation step uses the translation axis command position into which the coordinate value of the milling process correction reference point is substituted, and the translation axis correction value. Can be calculated. Accordingly, the correction value can be automatically calculated according to each process (turning process, milling process), and thus the correction value can be calculated efficiently.
Further, during the turning process, the translation axis correction value calculated in the correction value calculation step is added to the translation axis command position to update the translation axis command position, and based on the updated command position, If the relative position of the tool with respect to the object is controlled, the correction value of the translation axis does not change even when the translation axis is operated by the updated command position, as in the method disclosed in Patent Document 3, and the rotation axis When the rotation axis is moved according to the command position, the translation axis correction value changes. As a result, even when the translation shaft is operated, the translation shaft does not move minutely, so that it is possible to prevent deterioration of the machined surface properties of the workpiece due to the minute operation during turning.
Further, at the time of milling, the translation axis correction value calculated in the correction value calculation step is added to the translation axis command position to update the translation axis command position. Based on the updated command position, If the relative position of the tool with respect to the workpiece is controlled, the geometric error can be corrected with sufficient accuracy in the vicinity of the milling machining correction reference point, and milling can be performed at a predetermined position of the workpiece. On the other hand, even if the translation axis command position is not updated using the translation axis correction value, the rotation axis operates based on the correction value and the translation axis is also corrected by the method disclosed in Patent Document 2. Therefore, milling can be accurately performed at a predetermined position of the workpiece by the tool. Therefore, during milling, both when controlling the relative position of the tool with respect to the workpiece based on the updated command position and when correcting the translational axis without updating the command position, Milling can be performed with high accuracy.

本発明の実施形態の複合加工旋盤の模式図である。It is a mimetic diagram of the combined processing lathe of the embodiment of the present invention. 従来の制御方法で複合加工旋盤によって工作物に旋削加工を行う状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which performs a turning process to a workpiece with a compound processing lathe by the conventional control method. 実施形態の制御方法を行う数値制御装置のブロック線図である。It is a block diagram of the numerical controller which performs the control method of an embodiment. 指令値座標系での並進軸の補正値を演算する処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process which calculates the correction value of the translation axis in a command value coordinate system. 実施形態の制御方法で複合加工旋盤によって工作物に旋削加工を行う状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which performs a turning process to a workpiece with a compound processing lathe with the control method of an embodiment. 実施形態の制御方法で制御可能な複合加工旋盤によって工作物にミーリング加工を行う状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which mills a workpiece with the complex processing lathe which can be controlled with the control method of an embodiment. 従来の制御方法で複合加工旋盤によって工作物にミーリング加工を行う状態を説明する図である。It is a figure explaining the state which mills a workpiece with a compound processing lathe by the conventional control method.

本発明の実施形態を図1ないし図6を参照しつつ説明する。以下では、実施形態として本発明を図1に示す複合加工旋盤に適用した例を説明する。複合加工旋盤の制御は制御プログラムを実行するコンピュータにより行われるが、そのコンピュータとは、複合加工旋盤の数値制御装置であっても良いし、これと接続された独立の制御装置であっても良いし、これらの組合せであっても良い。なお、本発明を、当該複合加工旋盤に適用した例に限定せず、例えば4軸以下や6軸以上の工作機械に適用しても良いし、回転軸により主軸部3が回転2自由度を持つ複合加工旋盤や、回転軸により主軸頭2が回転2自由度を持つ複合加工旋盤に適用してもよい。また、本発明を適用する工作機械は、マシニングセンタや研削盤等であってもよい。さらに、本発明を、工作機械に限らず、産業機械や産業用ロボットに適用してもよい。   An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Below, the example which applied this invention to the combined processing lathe shown in FIG. 1 as embodiment is demonstrated. The complex machining lathe is controlled by a computer that executes a control program. The computer may be a numerical control device for the complex machining lathe or an independent control device connected thereto. A combination of these may also be used. In addition, this invention is not limited to the example applied to the said composite working lathe, For example, you may apply to the machine tool of 4 axes or less or 6 axes or more, and the main-axis part 3 rotates 2 degrees of freedom with a rotating shaft. The present invention may be applied to a composite machining lathe having a spindle or a complex machining lathe in which the spindle head 2 has two degrees of freedom of rotation by a rotation axis. The machine tool to which the present invention is applied may be a machining center or a grinding machine. Furthermore, the present invention may be applied not only to machine tools but also to industrial machines and industrial robots.

図3には本実施形態の制御を行うための数値制御装置の一例を示した。この数値制御装置は、指令値生成手段11と、補正値演算手段12と、サーボ指令値変換手段13とを備えている。指令値生成手段11は、工作物20に加工を行う際に工具を該加工を行う位置に移動させる指令として各軸の指令座標値が記述された加工プログラムGが入力されると、図1に示す複合加工旋盤の各軸(B軸・C軸・X軸・Y軸・Z軸)の指令値を生成する。この指令値は、補正値演算手段12及びサーボ指令値変換手段13に送られる。補正値演算手段12は、指令値生成手段11で生成された指令値を基に各軸の補正値を演算する。この補正値はサーボ指令値変換手段13に送られる。前記指令値及び前記補正値を受けたサーボ指令値変換手段13は、前記各軸のサーボ指令値を演算して各軸のサーボアンプ14a〜14eへ送る。各軸のサーボアンプ14a〜14eはそれぞれサーボモータ15a〜15eを駆動し、工作物20(図5及び図6参照。)に対する工具の相対位置および姿勢を制御する。   FIG. 3 shows an example of a numerical control device for performing the control of the present embodiment. This numerical control device includes a command value generation unit 11, a correction value calculation unit 12, and a servo command value conversion unit 13. When the command value generating means 11 inputs a machining program G in which command coordinate values of each axis are described as a command to move the tool to a position to perform machining when machining the workpiece 20, FIG. A command value for each axis (B-axis, C-axis, X-axis, Y-axis, Z-axis) of the combined machining lathe shown is generated. This command value is sent to the correction value calculation means 12 and the servo command value conversion means 13. The correction value calculation means 12 calculates the correction value for each axis based on the command value generated by the command value generation means 11. This correction value is sent to the servo command value conversion means 13. The servo command value conversion means 13 that has received the command value and the correction value calculates the servo command value for each axis and sends it to the servo amplifiers 14a to 14e for each axis. The servo amplifiers 14a to 14e of the respective axes drive the servo motors 15a to 15e, respectively, to control the relative position and posture of the tool with respect to the workpiece 20 (see FIGS. 5 and 6).

本実施形態では幾何誤差を、隣り合う軸間の相対並進誤差3成分及び相対回転誤差3成分の合計6成分(δx,δy,δz,α,β,γ)であると定義する。本実施形態の複合加工旋盤では、工作物20から主軸頭2に装着する工具21,22(図5及び図6参照。)への軸構成が、C軸−Z軸−Y軸−X軸−B軸となっている。この軸構成では、冗長の関係にある幾何誤差を除くと13個の幾何誤差が存在する。13個の幾何誤差は、軸構成において工具21,22から工作物20に向けた順番を添え字として、δx、δz、α、β、α、γ、α、β、γ、δx、δy、α、βのように表される。これらの幾何誤差は、順に、それぞれ、B軸中心位置X方向誤差、B軸中心位置Z方向誤差、主軸頭2−B軸間直角度、B軸原点誤差、B−Z軸間直角度、B−X軸間直角度、Z−X軸間直角度、X−Y軸間直角度、Y−Z軸間直角度、C軸中心位置X方向誤差、C軸中心位置Y方向誤差、C−Y軸間直角度、C−X軸間直角度を意味する。この13個の幾何誤差は、実測によって予め求めておき、補正値演算手段12の記憶手段に記憶されている。なお、δx,δy,δz,α,β,γは、本発明の幾何パラメータの一例である。 In the present embodiment, the geometric error is defined as a total of six components (δx, δy, δz, α, β, γ) including three relative translation error components and three relative rotation error components between adjacent axes. In the combined machining lathe of the present embodiment, the axis configuration from the workpiece 20 to the tools 21 and 22 (see FIGS. 5 and 6) mounted on the spindle head 2 is C axis-Z axis-Y axis-X axis- B-axis. In this shaft configuration, there are 13 geometric errors excluding geometric errors in a redundant relationship. The 13 geometric errors are represented by δx 1 , δz 1 , α 1 , β 1 , α 2 , γ 2 , α 3 , β 4 with the order from the tool 21, 22 toward the workpiece 20 in the axis configuration as a subscript. , Γ 4 , δx 5 , δy 5 , α 5 , β 5 . These geometric errors are, in order, B-axis center position X-direction error, B-axis center position Z-direction error, spindle head 2-B axis perpendicularity, B-axis origin error, B-Z axis perpendicularity, B -X axis perpendicularity, Z-X axis perpendicularity, XY axis perpendicularity, YZ axis perpendicularity, C axis center position X direction error, C axis center position Y direction error, CY It means the perpendicularity between axes and the perpendicularity between C-X axes. These 13 geometric errors are obtained in advance by actual measurement and stored in the storage means of the correction value calculation means 12. Note that δx, δy, δz, α, β, and γ are examples of geometric parameters of the present invention.

続いて、図3に示した数値制御装置によって実行される並進軸の補正値の演算方法を図4を用いて説明する。この数値制御装置は、補正値演算手段12の記憶手段に記憶された補正値演算プログラムにより、上述の幾何誤差を考慮して並進軸(X軸・Y軸・Z軸)の補正値を演算可能としている。   Next, a translation axis correction value calculation method executed by the numerical controller shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. This numerical control device can calculate the correction value of the translation axis (X axis / Y axis / Z axis) in consideration of the above-mentioned geometric error by the correction value calculation program stored in the storage means of the correction value calculation means 12 It is said.

図4中のステップS1では、補正値演算手段12が工作物20(図5参照。)に旋削加工を行うか否かを判定する。ステップS1では、一例として、指令値生成手段11が、加工プログラムGを取得した後に、この加工プログラムG内の指令値に応じた信号を補正値演算手段12に送信する。そして補正値演算手段12は、受信した信号に基づいて、工作物20に旋削加工を行うか、あるいは工作物20にミーリング加工を行うかを判定する。旋削加工の一例としては、図5に示すように、主軸頭2に装着したバイト工具21により、主軸部3に取り付けてC軸回りで回転する工作物20の外周に平面加工を行う。一方、ミーリング加工の一例としては、図6に示すように、主軸頭2に装着して回転するドリル22により、主軸部3に固定した工作物20に穴開け加工を行う。なお、ステップS1は本発明の判定ステップの一例である。また、主軸部3は本発明のテーブルの一例である。   In step S1 in FIG. 4, the correction value calculation means 12 determines whether or not to turn the workpiece 20 (see FIG. 5). In step S <b> 1, as an example, the command value generation unit 11 acquires a machining program G and then transmits a signal corresponding to the command value in the machining program G to the correction value calculation unit 12. Then, the correction value calculation means 12 determines whether to turn the workpiece 20 or to mill the workpiece 20 based on the received signal. As an example of turning, as shown in FIG. 5, planar machining is performed on the outer periphery of a workpiece 20 that is attached to the spindle portion 3 and rotates around the C axis by a cutting tool 21 attached to the spindle head 2. On the other hand, as an example of milling, as shown in FIG. 6, drilling is performed on the workpiece 20 fixed to the spindle 3 by a drill 22 that is mounted on the spindle head 2 and rotates. Step S1 is an example of the determination step of the present invention. The main spindle 3 is an example of the table of the present invention.

ステップS1において、工作物20に旋削加工を行うと判定した場合には、補正値演算手段12が、ステップS2において旋削加工用補正基準点を使用するか否かを判定する。本実施形態では、数値制御装置に設けられて操作者が操作可能な操作部によって、旋削加工用補正基準点を使用するか否かが設定可能とされている。この旋削加工用補正基準点とは、並進軸(X軸・Y軸・Z軸)と同じ座標系(指令値座標系)に属する任意の点であり、その座標値は、X軸,Y軸,Z軸の指令値の範囲内の値とし、予め設定して数値制御装の記憶手段に記憶された値や、前記指令値を生成するための加工プログラムG等に記述した値を用いる。本実施形態では、旋削加工用補正基準点の座標値(x,y,z)を、幾何誤差がない場合の指令値座標系での主軸部3の中心軸線上の座標値とした。 If it is determined in step S1 that the workpiece 20 is to be turned, the correction value calculation means 12 determines whether or not to use the turning correction reference point in step S2. In the present embodiment, whether or not to use the turning correction reference point can be set by an operation unit provided in the numerical controller and operable by the operator. This turning correction reference point is an arbitrary point belonging to the same coordinate system (command value coordinate system) as the translation axis (X-axis / Y-axis / Z-axis). , A value within the range of the Z-axis command value, and a value set in advance and stored in the storage means of the numerical control device, or a value described in the machining program G for generating the command value or the like is used. In this embodiment, the coordinate values (x T , y T , z T ) of the turning correction reference point are coordinate values on the central axis of the spindle 3 in the command value coordinate system when there is no geometric error. .

ステップS2において、旋削加工用補正基準点を使用すると判定した場合には、補正値演算手段12が、ステップS3において、並進軸の指令位置に旋削加工用補正基準点の座標値を代入する。本実施形態では、補正値演算手段12が、指令値生成手段11から送られた並進軸の指令値(x,y,z)に、旋削加工用補正基準点の座標値(x,y,z)を代入する。なお、ステップS3は本発明の第1の座標値代入ステップの一例である。 If it is determined in step S2 that the turning correction reference point is to be used, the correction value calculation means 12 substitutes the coordinate value of the turning correction reference point in the translation axis command position in step S3. In this embodiment, the correction value calculation means 12 adds the coordinate values (x T , y T ) of the turning correction reference point to the translation axis command values (x, y, z) sent from the command value generation means 11. , Z T ). Step S3 is an example of the first coordinate value substitution step of the present invention.

ステップS3の後には、補正値演算手段12が、ステップS4において以下に説明するように旋削加工の際の指令値座標系での並進軸の補正値を演算する。主軸頭2にある工具座標系上の工具先端点ベクトルPを、主軸部3にある工作物座標系に変換する場合には、工具20の長さベクトルをt(t,t,t)、cをC軸の指令位置、bをB軸の指令位置、xをX軸の指令位置、yをY軸の指令位置、z軸をZ軸の指令位置とすると、各軸の変換行列は[数1]のようになる。この工具先端点ベクトルPと、各軸の変換行列M、M、M、M、M、とを用いて同次座標変換を行うことにより、幾何誤差がない場合の工作物座標系での工具先端点ベクトルPを演算する。この工具先端点ベクトルPを演算する際には、[数1]中の各指令値x,y,zに旋削加工用補正基準点の座標値(x,y,z)がそれぞれ代入されている。 After step S3, the correction value calculation means 12 calculates the correction value of the translation axis in the command value coordinate system at the time of turning as described below in step S4. When the tool tip point vector PT on the tool coordinate system at the spindle head 2 is converted to the workpiece coordinate system at the spindle 3, the length vector of the tool 20 is set to t (t X , t Y , t Z ), c is the command position on the C axis, b is the command position on the B axis, x is the command position on the X axis, y is the command position on the Y axis, and z is the command position on the Z axis. The matrix looks like [Equation 1]. The workpiece in the case where there is no geometric error by performing the homogeneous coordinate transformation using the tool tip point vector P T and the transformation matrices M 5 , M 1 , M 2 , M 3 , M 4 of each axis. calculating a tool end point vector P I of the coordinate system. When calculating the tool center point vector P I is [number 1] command values x in, y, coordinates of turning correction reference point z (x T, y T, z T) , respectively Assigned.

Figure 2016038674
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さらにステップS4では、補正値演算手段12の記憶手段に記憶されている各幾何誤差の並進誤差δx,δy,δzや回転誤差α,β,γを用いた[数2]のマトリックスεを、幾何誤差による変換行列とする。補正値演算手段12は、このマトリックスεとマトリックスξ,ξとを[数1]の各軸間に配置した[数2]を用いることにより、幾何誤差がある場合の工具座標系から幾何誤差がある場合の工作物座標系への同次座標変換を行う。これにより、幾何誤差がある場合の工作物座標系での工具先端点ベクトルPを演算する。なお、[数2]は幾何誤差が微小であるとしてそれらの積を零とみなした近似式である。また、Δb、ΔcはそれぞれB軸、C軸の補正値であり、[数3]で求める。このΔb、Δcにより、工作物20に対する工具21の姿勢誤差の一部を補正することができる。また、Δb、Δcを零とすることで、前記姿勢誤差の一部を補正しないようにすることもできる。 Further, in step S4, the matrix ε j of [Equation 2] using the translation errors δx, δy, δz of the geometric errors and the rotation errors α, β, γ stored in the storage means of the correction value calculation means 12 is obtained. Let the transformation matrix be a geometric error. The correction value calculation means 12 uses the [Equation 2 ] in which the matrix ε j and the matrices ξ 1 and ξ 2 are arranged between the respective axes of [Equation 1], thereby eliminating the tool coordinate system in the case where there is a geometric error. Performs homogeneous coordinate transformation to the workpiece coordinate system when there is a geometric error. Thus, to calculate the tool center point vector P R in the workpiece coordinate system when there is a geometric error. [Equation 2] is an approximate expression in which the product is regarded as zero on the assumption that the geometric error is minute. Δb and Δc are correction values for the B-axis and C-axis, respectively, and are obtained by [Equation 3]. A part of the posture error of the tool 21 with respect to the workpiece 20 can be corrected by the Δb and Δc. Further, by setting Δb and Δc to zero, a part of the posture error can be prevented from being corrected.

Figure 2016038674
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Figure 2016038674
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続いてステップS4では、補正値演算手段12が、[数4]を用いることにより、工作物座標系での工具先端点の位置誤差ΔP=(δx,δy,δz)を演算する。本実施形態では、[数4]を用いることにより、[数2]によって演算した工具先端点ベクトルPと[数1]によって演算した工具先端点ベクトルPとの差分から、工作物座標系での工具先端点の位置誤差ΔPを演算する。 Subsequently, in step S4, the correction value calculation means 12 calculates the tool tip point position error ΔP w = (δx, δy, δz) in the workpiece coordinate system by using [Equation 4]. In the present embodiment, by using the number 4, the difference between the tool center point vector P I computed by Equation 2 and the tool center point vector P R was calculated by Equation 1, the workpiece coordinate system computing a position error [Delta] P w of the tool center point at.

Figure 2016038674
Figure 2016038674

その後ステップS4では、補正値演算手段12が、[数5]を用いることにより、指令値座標系での並進軸の指令値の誤差ΔPを演算する。本実施形態の軸構成(C軸−Z軸−Y軸−X軸−B軸)では、工作物20側の最初の回転軸であるC軸と並進軸であるZ軸との間に指令値座標系がある。このステップS4では、[数5]を用いることにより、前記工作物座標系から指令値座標系への同次座標変換を行う。これにより、指令値座標系での並進軸の指令値の誤差ΔPを演算する。 Thereafter, in step S4, the correction value calculation means 12 calculates the error ΔP 0 of the command value of the translation axis in the command value coordinate system by using [Equation 5]. In the shaft configuration of this embodiment (C-axis-Z-axis-Y-axis-X-axis-B-axis), a command value is set between the C-axis that is the first rotation axis on the workpiece 20 side and the Z-axis that is the translation axis. There is a coordinate system. In this step S4, the homogeneous coordinate transformation from the workpiece coordinate system to the command value coordinate system is performed by using [Equation 5]. Thereby, the error ΔP 0 of the command value of the translation axis in the command value coordinate system is calculated.

Figure 2016038674
Figure 2016038674

さらに続けてステップS4では、補正値演算手段12が、[数6]を用いることにより、指令値座標系での並進軸の補正値ΔP=(Δx,Δy,Δz)を演算する。本実施形態では、[数6]を用いることにより、指令値座標系での並進軸の指令値の誤差ΔPの逆符号の値を該並進軸の補正値ΔPとして演算する。以上により、ステップS4が終了する。なお、ステップS4は本発明の補正値演算ステップの一例である。 Subsequently, in step S4, the correction value calculation means 12 calculates the translation axis correction value ΔP = (Δx, Δy, Δz) in the command value coordinate system by using [Equation 6]. In this embodiment, by using [Equation 6], the value of the opposite sign of the command value error ΔP 0 of the translation axis in the command value coordinate system is calculated as the translation axis correction value ΔP. Thus, step S4 is completed. Step S4 is an example of the correction value calculation step of the present invention.

Figure 2016038674
Figure 2016038674

工作物20に旋削加工を行う際には、幾何誤差による工具先端点の位置誤差を補正する(打ち消す)ために、ステップS4によって演算した各並進軸(X軸・Y軸・Z軸)の補正値ΔPを該各並進軸の指令値(x,y,z)に加算して、各並進軸の指令値を更新する。そして前記旋削加工の際には、更新した各並進軸の指令値に基づいて、工作物20に対するバイト工具21(図5参照。)の相対位置が制御される。このような制御を行うと、図5に示すように、バイト工具21の先端点を、送り方向(図5中の太線点線矢印方向)において、Z軸と平行な直線上に位置決めできる。よって、図2に示した従来例とは異なり、バイト工具21がX軸方向に微小動作することがなく、工作物20の加工面にくぼみ等が発生することを防止できる。   When the workpiece 20 is turned, the translational axes (X axis, Y axis, Z axis) calculated in step S4 are corrected in order to correct (cancel) the position error of the tool tip point due to the geometric error. The value ΔP is added to the command value (x, y, z) for each translation axis, and the command value for each translation axis is updated. In the turning process, the relative position of the bite tool 21 (see FIG. 5) with respect to the workpiece 20 is controlled based on the updated command value of each translation axis. When such control is performed, as shown in FIG. 5, the tip point of the cutting tool 21 can be positioned on a straight line parallel to the Z axis in the feed direction (the direction of the thick dotted line arrow in FIG. 5). Therefore, unlike the conventional example shown in FIG. 2, the tool bit 21 does not slightly move in the X-axis direction, and it is possible to prevent a dent or the like from being generated on the machining surface of the workpiece 20.

また上記のステップS2において、旋削加工用補正基準点を使用しないと判定した場合には、補正値演算手段12が、ステップS4において、上記の[数1]中の各指令値x,y,zに旋削加工用補正基準点の座標値(x,y,z)を代入することなく、この[数1]を用いることにより、幾何誤差がない場合の工作物座標系での工具先端点ベクトルPを演算する。その後は、上述した[数1]中の各指令値x,y,zに旋削加工用補正基準点の座標値(x,y,z)がそれぞれ代入された場合のステップS4と同様の方法により、指令値座標系での並進軸の補正値ΔPを演算する。 If it is determined in step S2 that the turning correction reference point is not used, the correction value calculation means 12 determines in step S4 that each command value x, y, z in [Expression 1] above. By using this [Equation 1] without substituting the coordinate values (x T , y T , z T ) of the correction reference point for turning, the tool tip in the workpiece coordinate system when there is no geometric error calculating a point vectors P I. After that, the same as step S4 in the case where the coordinate values (x T , y T , z T ) of the turning correction reference points are substituted for the command values x, y, z in [Expression 1] described above. By this method, the translation axis correction value ΔP in the command value coordinate system is calculated.

図4中のステップS1において、工作物20にミーリング加工を行うと判定した場合には、補正値演算手段12が、ステップS5においてミーリング加工用補正基準点を使用するか否かを判定する。本実施形態では、上述のステップS2において旋削加工用補正基準点を使用するか否かを設定する場合の説明と同様にして、ミーリング加工用補正基準点を使用するか否かが設定可能とされている。このミーリング加工用補正基準点とは、旋削加工用補正基準点と同様な任意の点であり、旋削加工用補正基準点と同様な座標値とされている。本実施形態では、ミーリング加工用補正基準点の座標値(x,y,z)を、幾何誤差がない場合の指令値座標系において、ドリル22(図7参照。)による工作物20に対する穴加工位置とドリル22の中心軸線とが一致する点の座標値とした。 If it is determined in step S1 in FIG. 4 that the workpiece 20 is to be milled, the correction value calculation means 12 determines in step S5 whether or not to use a milling correction reference point. In the present embodiment, it is possible to set whether or not to use the correction reference point for milling in the same manner as in the case of setting whether or not to use the correction reference point for turning in the above step S2. ing. The milling correction reference point is an arbitrary point similar to the turning correction reference point, and has the same coordinate value as the turning correction reference point. In the present embodiment, the coordinate values (x M , y M , z M ) of the correction reference point for milling are set in the command value coordinate system when there is no geometric error, and the workpiece 20 by the drill 22 (see FIG. 7). The coordinate value of the point where the drilling position with respect to the center axis of the drill 22 coincides.

ステップS5において、ミーリング加工用補正基準点を使用すると判定した場合には、補正値演算手段12が、ステップS6において、並進軸の指令位置にミーリング加工用補正基準点の座標値を代入する。本実施形態では、補正値演算手段12が、指令値生成手段11から送られた並進軸の指令値(x,y,z)に、ミーリング加工用補正基準点の座標値(x,y,z)を代入する。なお、ステップS6は本発明の第2の座標値代入ステップの一例である。 When it is determined in step S5 that the milling machining correction reference point is to be used, the correction value calculation means 12 substitutes the coordinate value of the milling machining correction reference point in the translation axis command position in step S6. In the present embodiment, the correction value calculation means 12 adds the coordinate values (x M , y M ) of the correction reference point for milling to the translation axis command values (x, y, z) sent from the command value generation means 11. , Z M ). Step S6 is an example of the second coordinate value substitution step of the present invention.

ステップS6の後には、補正値演算手段12が、ステップS4において以下に説明するようにミーリング加工の際の指令値座標系での並進軸の補正値を演算する。ステップS4では、上記の[数1]中の各指令値にミーリング加工用補正基準点の座標値(x,y,z)をそれぞれ代入した当該[数1]を用いることにより、幾何誤差がない場合の工作物座標系での工具先端点ベクトルPを演算する。その後は、上述した[数1]中の各指令値x,y,zに旋削加工用補正基準点の座標値(x,y,z)がそれぞれ代入された場合のステップS4と同様の方法により、指令値座標系での並進軸の補正値ΔPを演算する。 After step S6, the correction value calculation means 12 calculates the correction value of the translation axis in the command value coordinate system at the time of milling as described below in step S4. In step S4, by using the [Equation 1] obtained by substituting the coordinate values (x M , y M , z M ) of the correction reference point for milling into the command values in the above [Equation 1], calculating a tool end point vector P I in the workpiece coordinate system in the absence of errors. After that, the same as step S4 in the case where the coordinate values (x T , y T , z T ) of the turning correction reference points are substituted for the command values x, y, z in [Expression 1] described above. By this method, the translation axis correction value ΔP in the command value coordinate system is calculated.

工作物20にミーリング加工を行う際には、幾何誤差による工具先端点の位置誤差ΔPを補正する(打ち消す)ために、ステップS4によって演算した各並進軸(X軸・Y軸・Z軸)の補正値ΔPを該各並進軸の指令値(x,y,z)に加算して、各並進軸の指令値を更新する。そして前記ミーリング加工の際には、更新した各並進軸の指令値に基づいて、工作物20に対するドリル22の相対位置が制御される。このような制御を行うと、ドリル22の先端点を、工作物20の穴加工位置とドリル22の中心軸線とが一致する点に位置決めできる。これにより、ドリル22で工作物20に穴開け加工を行うときには、穴開け加工位置とドリル22の中心軸線との間にズレが生じない。この位置決め状態からドリル22を工作物20に向けて進出させると、工作物20の所定の位置に穴開け加工を行うことが可能になる。ただし図6に示すようにドリル22にて工作物20に穴開け加工を行う場合には、ステップS4によって演算した補正値ΔPを用いた各並進軸の指令値の更新を行わない。なぜなら、各並進軸の更新を行わなくても、上記の特許文献2に開示された方法により、回転軸であるB軸の補正値に基づいてB軸が動作すると共に、並進軸であるX軸も補正指令されるため、ドリル22によって工作物20の所定の位置に精度良く穴開け加工できるからである。 When performing milling the workpiece 20 corrects the positional error [Delta] P w of the tool center point according to geometric errors (cancel) for each translation axis which is calculated by the step S4 (X axis · Y axis · Z axis) Is added to the command value (x, y, z) of each translation axis, and the command value of each translation axis is updated. And in the said milling process, the relative position of the drill 22 with respect to the workpiece 20 is controlled based on the command value of each updated translation axis. By performing such control, the tip point of the drill 22 can be positioned at a point where the drilling position of the workpiece 20 and the center axis of the drill 22 coincide. Thereby, when drilling the workpiece 20 with the drill 22, no deviation occurs between the drilling position and the center axis of the drill 22. When the drill 22 is advanced toward the workpiece 20 from this positioning state, it is possible to perform drilling at a predetermined position of the workpiece 20. However, when drilling the workpiece 20 with the drill 22 as shown in FIG. 6, the command value for each translation axis is not updated using the correction value ΔP calculated in step S4. This is because, without updating each translation axis, the method disclosed in Patent Document 2 above operates the B axis based on the correction value of the B axis that is the rotation axis, and the X axis that is the translation axis. This is because the correction command is also issued, so that the drill 22 can be precisely drilled at a predetermined position of the workpiece 20.

また上記のステップS5において、ミーリング加工用補正基準点を使用しないと判定した場合には、補正値演算手段12が、上記の[数1]中の各指令値x,y,zにミーリング加工用補正基準点の座標値(x,y,z)を代入することなく、この[数1]を用いることにより、幾何誤差がない場合の工作物座標系での工具先端点ベクトルPを演算する。その後は、上述した[数1]中の各指令値x,y,zにミーリング加工用補正基準点の座標値(x,y,z)がそれぞれ代入された場合のステップS4と同様の方法により、指令値座標系での並進軸の補正値ΔPを演算する。 If it is determined in step S5 that the milling machining correction reference point is not used, the correction value calculation means 12 applies the milling machining values to the command values x, y, z in the above [Equation 1]. By using this [Equation 1] without substituting the coordinate values (x M , y M , z M ) of the correction reference point, the tool tip point vector P I in the workpiece coordinate system when there is no geometric error is used. Is calculated. After that, the same as step S4 in the case where the coordinate values (x M , y M , z M ) of the milling processing correction reference point are assigned to the command values x, y, z in [Equation 1] described above. By this method, the translation axis correction value ΔP in the command value coordinate system is calculated.

本実施形態の旋削加工とミーリング加工との双方では、上記の特許文献3に開示された方法と同様に、並進軸を指令値(x,y,z)によって動作させた場合でも、並進軸の補正値ΔPは変化せず、回転軸の指令値c,bによって回転軸を動作させた場合には、並進軸の補正値ΔPが変化する。これにより、並進軸を動作させた場合でも、各並進軸は微小動作しない。よって、図5に示した平面加工の際に、この微小動作に起因する工作物20の加工面でのくぼみ等の発生が防止される。さらに、工作物20への穴開け加工の際にも、ミーリング加工用補正基準点付近において、幾何誤差を十分な精度で補正して、工作物20の所定の位置に穴開け加工ができる。ただし図6に示したように、幾何誤差によってC軸がZ軸に対して傾いた状態のままで、図6中の太線点線矢印方向を送り方向としてドリル22にて工作物20に穴開け加工を行う場合には、ステップS4によって演算した補正値ΔPを用いた各並進軸の指令値の更新を行わない。このようにしても、回転軸(B軸)の補正値に基づいてB軸が動作すると共に、並進軸(X軸)も補正指令されるため、ドリル22によって工作物20の所定の位置に精度良く穴開け加工できるからである。   In both the turning process and the milling process of the present embodiment, as in the method disclosed in Patent Document 3 above, even when the translation axis is operated by the command value (x, y, z), the translation axis The correction value ΔP does not change, and the translation axis correction value ΔP changes when the rotation axis is operated according to the rotation axis command values c and b. Thereby, even when the translational axis is operated, each translational axis does not operate minutely. Therefore, in the plane machining shown in FIG. 5, the occurrence of a dent or the like on the machining surface of the workpiece 20 due to the minute movement is prevented. Further, when drilling the workpiece 20, the geometric error can be corrected with sufficient accuracy in the vicinity of the milling correction reference point, and the workpiece 20 can be drilled at a predetermined position. However, as shown in FIG. 6, drilling is performed on the workpiece 20 with the drill 22 with the direction of the thick dotted arrow in FIG. When performing, the command value of each translational axis is not updated using the correction value ΔP calculated in step S4. Even in this case, the B-axis operates based on the correction value of the rotation axis (B-axis), and the translation axis (X-axis) is also commanded to be corrected, so that the drill 22 can accurately place the workpiece 20 at a predetermined position. This is because drilling can be performed well.

<本実施形態の効果>
本実施形態の複合加工旋盤の補正値演算方法及び補正値演算プログラムでは、補正値演算手段12が、ステップS1において旋削加工を行うと判定すると、ステップS4によって、旋削加工用補正基準点の座標値(x,y,z)を代入した並進軸の指令値を用い、幾何誤差による工具先端点の位置誤差ΔPを補正する並進軸の補正値ΔPを演算できる。これに加えて、ステップS1においてミーリング加工を行うと判定すると、ステップS4によって、ミーリング加工用補正基準点の座標値(x,y,z)を代入した並進軸の指令値を用い、前記補正値ΔPを演算できる。これにより、各加工(旋削加工、ミーリング加工)に応じて自動で前記補正値ΔPを演算できるため、この補正値ΔPを効率的に演算することが可能になる。
<Effect of this embodiment>
In the correction value calculation method and the correction value calculation program for the combined machining lathe according to the present embodiment, when the correction value calculation means 12 determines to perform turning in step S1, the coordinate value of the turning correction reference point is determined in step S4. Using the translation axis command value into which (x T , y T , z T ) is substituted, the translation axis correction value ΔP for correcting the tool tip point position error ΔP w due to the geometric error can be calculated. In addition to this, when it is determined in step S1 that milling is to be performed, in step S4, the translation axis command value into which the coordinate values (x M , y M , z M ) of the milling processing correction reference point are substituted, The correction value ΔP can be calculated. As a result, the correction value ΔP can be automatically calculated according to each process (turning, milling), so that the correction value ΔP can be calculated efficiently.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施できる。上述した実施形態では、[数6]を用いて並進軸の補正値ΔPを演算したが、[数6]に代えて、この[数6]からC軸の指令位置c及びC軸の補正値Δcに関係する要素を除いた[数7]を用いることにより、並進軸の補正値ΔPを演算してもよい。例えば図5に示した旋削加工ではC軸が高速回転するため、これに伴って並進軸の補正値ΔPが変化すると並進軸が振動することになり望ましくない。しかし、C軸の指令位置c及びC軸の補正値Δcに関係する要素を除いた[数7]を用いて並進軸の補正値ΔPを演算すると、C軸が高速回転しても、前記補正値ΔPが変化しないため、並進軸の振動が抑えられるという利点がある。また、旋削加工ではC軸の角度の補正は無意味であるため、前記補正値ΔPを効率的に計算できるという利点がある。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately changing a part of the configuration without departing from the spirit of the invention. In the embodiment described above, the translation axis correction value ΔP is calculated using [Equation 6]. However, instead of [Equation 6], the C-axis command position c and the C-axis correction value are calculated from this [Equation 6]. The translation axis correction value ΔP may be calculated by using [Expression 7] excluding elements related to Δc. For example, in the turning process shown in FIG. 5, since the C axis rotates at a high speed, if the translation axis correction value ΔP changes accordingly, the translation axis vibrates. However, if the translation axis correction value ΔP is calculated using [Equation 7] excluding the elements related to the command position c of the C axis and the correction value Δc of the C axis, the correction even if the C axis rotates at high speed. Since the value ΔP does not change, there is an advantage that the vibration of the translation axis can be suppressed. Further, since the correction of the angle of the C-axis is meaningless in turning, there is an advantage that the correction value ΔP can be calculated efficiently.

Figure 2016038674
Figure 2016038674

加えて、例えば工作機械の機種や工作物の寸法等に応じ、旋削加工の際に予め旋削加工用補正基準点を用いて並進軸の補正値ΔPを演算するか否かを定めておいてもよい。一例として、Z軸がスベリ案内の場合には旋削加工用補正基準点を用いて補正値ΔPを演算するが、Z軸が転がり案内の場合には旋削加工用補正基準点を用いずに補正値ΔPを演算したり、セミクローズド制御の工作機械では旋削加工用補正基準点を用いて補正値ΔPを演算するが、フルクローズド制御の工作機械では旋削加工用補正基準点を用いずに補正値ΔPを演算するようにしてもよい。また、Z軸の移動範囲が所定の範囲以上であれば旋削加工用補正基準点を用いて補正値ΔPを演算するが、Z軸の移動範囲が所定の範囲未満であれば旋削加工用補正基準点を用いずに補正値ΔPを演算するようにしてもよい。そして、数値制御装置が、Z軸がスベリ案内あるいは転がり案内であるかの判別、セミクローズド制御あるいはフルクローズド制御であるかの判別、Z軸の移動範囲が所定の範囲以上あるいは所定の範囲未満であるかの判別を、それぞれ自動で行うようにしてもよい。   In addition, for example, depending on the machine tool model, workpiece dimensions, etc., it may be determined whether or not to calculate the translation axis correction value ΔP using the turning correction reference point in advance during turning. Good. As an example, when the Z axis is a slip guide, the correction value ΔP is calculated using the turning correction reference point, but when the Z axis is a rolling guide, the correction value is used without using the turning correction reference point. In a machine tool with semi-closed control, the correction value ΔP is calculated using a turning correction reference point. However, with a fully closed control machine tool, a correction value ΔP is used without using a turning correction reference point. May be calculated. If the Z-axis movement range is equal to or greater than the predetermined range, the correction value ΔP is calculated using the turning correction reference point. If the Z-axis movement range is less than the predetermined range, the turning correction reference point is calculated. The correction value ΔP may be calculated without using a point. Then, the numerical controller determines whether the Z-axis is sliding guide or rolling guide, determines whether it is semi-closed control or full-closed control, and the Z-axis movement range is greater than or less than a predetermined range. It is possible to automatically determine whether there is any.

2・・主軸頭、3・・主軸部、20・・工作物、21・・バイト工具、22・・ドリル。   2 .... Spindle head, 3 .... Spindle part, 20..Workpiece, 21..Bite tool, 22 .... Drill.

Claims (2)

工具を装着する主軸と、工作物を保持するテーブルとが、2軸以上の並進軸と1軸以上の回転軸とによって相対移動して、前記工具により前記回転軸回りで回転する前記工作物に対して旋削加工を行うことあるいは回転する前記工具により前記工作物に対してミーリング加工を行うことを可能とした工作機械において、幾何学的な誤差による前記工作物に対する前記工具の位置の誤差あるいは該位置の誤差及び前記工具の姿勢の誤差を補正する前記並進軸の補正値を演算する工作機械の補正値演算方法であって、
前記旋削加工と前記ミーリング加工とのうちのいずれかを行うかを判定する判定ステップと、
前記判定ステップによって前記旋削加工を行うことを判定したときに、前記並進軸の指令位置空間内において予め指定した1つの点である旋削加工用補正基準点の座標値を、前記並進軸の指令位置に代入する第1の座標値代入ステップと、
前記判定ステップによって前記ミーリング加工を行うことを判定したときに、前記指令位置空間内において予め指定した1つの点であるミーリング加工用補正基準点の座標値を、前記並進軸の指令位置に代入する第2の座標値代入ステップと、
前記第1の座標値代入ステップによって前記旋削加工用補正基準点の座標値を代入した前記並進軸の指令位置あるいは前記第2の座標値代入ステップによって前記ミーリング加工用補正基準点の座標値を代入した前記並進軸の指令位置と、前記回転軸の指令位置と、前記幾何学的な誤差を表す幾何パラメータと、に基づいて、前記補正値を演算する補正値演算ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械の補正値演算方法。
A main spindle on which a tool is mounted and a table for holding a workpiece are relatively moved by two or more translation axes and one or more rotation axes, and the workpiece is rotated about the rotation axis by the tool. In a machine tool capable of turning the workpiece or milling the workpiece with the rotating tool, an error in the position of the tool relative to the workpiece due to a geometric error or the A correction value calculation method for a machine tool that calculates a correction value for the translational axis that corrects a position error and a tool posture error,
A determination step for determining whether to perform the turning or the milling;
When it is determined that the turning is performed in the determination step, the coordinate value of the turning correction reference point, which is one point specified in advance in the command position space of the translation axis, is set as the command position of the translation axis. A first coordinate value substituting step for substituting
When it is determined in the determination step that the milling process is to be performed, the coordinate value of the milling process correction reference point, which is one point specified in advance in the command position space, is substituted into the command position of the translation axis. A second coordinate value substitution step;
The command position of the translation axis obtained by substituting the coordinate value of the turning correction reference point in the first coordinate value substituting step or the coordinate value of the milling machining correction reference point in the second coordinate value substituting step A correction value calculation step for calculating the correction value based on the command position of the translation axis, the command position of the rotation axis, and a geometric parameter representing the geometric error;
A correction value calculation method for a machine tool, characterized in that
請求項1に記載の工作機械の補正値演算方法をコンピュータに実行させることを特徴とする工作機械の補正値演算プログラム。   A machine tool correction value calculation program which causes a computer to execute the machine tool correction value calculation method according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109471408A (en) * 2018-11-01 2019-03-15 西北工业大学 The three axis lathe geometric error compensation methods based on NC code refactoring
CN111381563A (en) * 2018-12-29 2020-07-07 鸿富锦精密电子(成都)有限公司 Processing equipment error correction method and system
CN114838685A (en) * 2022-04-28 2022-08-02 上海交大智邦科技有限公司 On-machine automatic run-out distribution and initial alignment error detection device and detection method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109471408A (en) * 2018-11-01 2019-03-15 西北工业大学 The three axis lathe geometric error compensation methods based on NC code refactoring
CN111381563A (en) * 2018-12-29 2020-07-07 鸿富锦精密电子(成都)有限公司 Processing equipment error correction method and system
CN111381563B (en) * 2018-12-29 2023-08-15 鸿富锦精密电子(成都)有限公司 Error correction method and system for processing equipment
CN114838685A (en) * 2022-04-28 2022-08-02 上海交大智邦科技有限公司 On-machine automatic run-out distribution and initial alignment error detection device and detection method
CN114838685B (en) * 2022-04-28 2024-04-09 上海交大智邦科技有限公司 On-machine automatic runout distribution and initial alignment error detection device

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