JP2706420B2 - Ｎｃ工作機械の工具刃先位置補正方法及びその装置 - Google Patents

Ｎｃ工作機械の工具刃先位置補正方法及びその装置

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JP2706420B2
JP2706420B2 JP5346949A JP34694993A JP2706420B2 JP 2706420 B2 JP2706420 B2 JP 2706420B2 JP 5346949 A JP5346949 A JP 5346949A JP 34694993 A JP34694993 A JP 34694993A JP 2706420 B2 JP2706420 B2 JP 2706420B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＮＣ工作機械の工具刃先
位置補正方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＮＣ工作機械としてのＮＣ施盤１００
は、図８に示すように図示省略したベッド上に固定され
た主軸台１０１と、この主軸台１０１との略対向位置の
ベッド上にＸ軸及びＺ軸方向に移動可能に取付けられた
刃物台２００とから大略構成されている。
【０００３】主軸台１０１は図示省略の駆動装置により
回転自在な主軸１０２を支承しており、この主軸１０２
の先端に装着したチャック装置１０３にワークＷが把持
されるようになっている。この主軸台１０１にはさらに
側方へ突出するアーム部１０４を介して刃先計測センサ
Ｓが設けられている。
【０００４】また、刃物台２００は図示省略したＺ軸方
向へ移動可能なテーブル上に、Ｘ軸方向に設けたボール
ネジ２０１により同方向へ移動可能に支承されている。
この刃物台２００は側面にはタレット２０２が設けられ
ており、このタレット２００に装着したツールホルダ２
０３にワークＷを加工する工具Ｔが取付けられている。
【０００５】このようなＮＣ旋盤１００においては、図
示省略の駆動装置で主軸１０２が回転すると、チャック
装置１０３に把持されたワークＷが所望の回転数で回転
し、回転するワークＷがＺ軸及びＸ軸方向に移動する刃
物台２００に取付けられた工具Ｔで所望の旋削加工が施
される。ＮＣ旋盤１００でワークＷに所望の旋削加工を
施す際には、旋盤の近傍に設けたＮＣ装置３００のＮＣ
加工プログラムに基づき行われる。
【０００６】ＮＣ装置３００の中央処理部３０１には、
図９に示すように、必要なデータを入力するための入力
装置としてのキーボート３０２、及び必要なデータやテ
ーブルあるいは図形を表示するための表示装置としての
ＣＲＴ３０３が接続してある。また、中央処理部３０１
は、工具位置を補正するため工具位置補正手段３０４
と、ＮＣ加工プログラムを生成する固定サイクルとして
の基本加工プログラム格納部３０５とを備えている。そ
して、旋削加工において、工具交換、刃先摩耗等により
工具刃先位置を補正する場合は、工具位置補正手段３０
４により基本加工プログラム上、図８に示す主軸１０２
の軸心と工具Ｔの刃先位置との間隔寸法Ｌ0 に対して行
われる。
【０００７】このとき工具位置補正手段３０４は、工具
交換、あるいは刃先摩耗により変化する工具刃先位置を
補正して常に一定の加工寸法が得られるようにするため
のものであり、図８に示すように、始動位置にある工具
Ｔの刃先が刃先計測センサＳに接触するまで刃物台２０
０を初期移動させたときの刃物台２００の、工具交換時
点で記憶している旧工具の工具刃先位置補正量を基に演
算した移動量Ｌ2 と、予め測定して設定した始動位置に
ある工具Ｔの刃先と刃先計測センサＳとの間隔寸法を示
す基準寸法との差を補正量として記憶し、基本加工プロ
グラム上で工具Ｔの刃先位置の補正を行う。主軸１０２
の軸心と工具Ｔの刃先位置との間隔寸法Ｌ0 は刃物台２
００の移動量Ｌ2 に、刃先計測センサＳと主軸１０２の
軸心とのセンサ間隔寸法Ｌ1 を加算した値となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のＮＣ
旋盤１００は、工具位置の補正の際に定められる基準寸
法が固定値となっているため、環境温度、設備発熱、切
削熱等による刃先計測センサＳの熱変位によりセンサ間
隔Ｌ1 が変化したときに、この変化量△Ｌ1 が刃物台２
００の移動量Ｌ2 の計測の際の計測誤差となり、刃先位
置補正誤差となって現出して適正な加工寸法が得られな
いという課題を有していた。
【０００９】本発明は前記した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は刃先計測センサの熱変位にも拘ら
ず、工具の刃先位置に関して適正な補正量を得ることが
でき、これにより適正な加工寸法を得ることができるＮ
Ｃ工作機械の工具刃先位置補正方法及びその装置を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記した目的を達成する
ため、請求項１記載の発明は、主軸台またはベッドに取
付けた刃先計測センサに始動位置にある刃先が接触する
まで刃物台を初期移動させたときの刃物台の移動量と、
前記始動位置にある刃先と刃先計測センサとの間隔寸法
を示す基準寸法との差を交換後の新工具刃先位置補正量
として基本加工プログラムに取込んで演算して新工具刃
先の始動位置を補正するＮＣ工作機械の工具刃先位置補
正方法において、工具交換時に、前記主軸台またはベッ
ドが前記刃先計測センサの熱変位を生じない定常状態に
あるのか、あるいは前記刃先計測センサの熱変位を生じ
る非定常状態にあるのかを判断し、定常状態にあるとき
は、交換後の使用前の新工具を備えた刃物台を前記初期
移動させたときの計測移動量を、交換時点で旧工具の工
具刃先位置補正量を記憶している基本加工プログラムに
取込んで演算した移動量を前記刃物台の移動量として用
いると共に、始動位置にある前記新工具の刃先と前記刃
先計測センサとの間隔寸法を予め定常状態時に計測しこ
の計測結果を定数として記憶してこの定数を前記基準寸
法として用いて得た前記新工具刃先位置補正量を交換後
の前記新工具の刃先位置補正時に前記基本加工プログラ
ムに取込んで演算して定常状態の新工具刃先の始動位置
を補正するようにし、非定常状態にあるときは、交換後
の使用前の新工具を備えた刃物台を前記初期移動させた
ときの計測移動量を、交換時点で旧工具の工具刃先位置
補正量を記憶している基本加工プログラムに取込んで演
算した移動量を前記刃物台の移動量として用いると共
に、交換前の旧工具を備えた刃物台を前記初期移動させ
たときの計測移動量を、交換時点で旧工具の工具刃先位
置補正量を記憶している基本加工プログラムに取込んで
演算した移動量を前記基準寸法として用いて前記新工具
刃先位置補正量を求め、かつ予め実験により作成される
工具刃先摩耗量と加工寸法変化量との関係から被交換旧
工具の工具刃先摩耗量に対する加工寸法変化量を求め、
この被交換旧工具の加工寸法変化量を新，旧工具間の加
工寸法の差を示す切れ味補正量として記憶し、交換後の
前記新工具の刃先位置補正時に前記のようにして求めた
新工具刃先位置補正量及び切れ味補正量を前記基本加工
プログラムに取込んで演算して非定常状態の新工具刃先
の始動位置を補正するようにしたことを特徴としてい
る。
【００１１】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のＮＣ工作機械の工具刃先位置補正方法であって、工
具交換後の新工具の加工寸法あるいは切削抵抗を計測手
段により毎回測定して記憶し、モニタにより予め設定し
た所望の範囲からの前記測定結果のずれの傾向を監視す
ると共に、前記ずれの傾向を予め設定したルールに基ず
き判断して前記切れ味補正量の修正量を決定し、この修
正量で修正された切れ味補正量を稼働中に常時前記基本
加工プログラムに取込んで演算して稼働中の工具刃先位
置を補正するようにしたことを特徴としている。
【００１２】さらに、請求項３記載の発明は、主軸台ま
たはベッドに取付けた刃先計測センサに始動位置にある
刃先が接触するまで刃物台を初期移動させたときの刃物
台の移動量と、前記始動位置にある刃先と刃先計測セン
サとの間隔寸法を示す基準寸法との差を交換後の新工具
刃先位置補正量として基本加工プログラムに取込んで演
算して新工具刃先の始動位置を補正するＮＣ工作機械の
工具刃先位置補正装置において、前記工具刃先位置補正
量を取込んで演算する中央処理部が、工具交換時に主軸
台またはベッドが前記刃先計測センサの熱変位を生じな
い定常状態にあるのか、あるいは前記刃先計測センサの
熱変位を生じる非定常状態にあるのかを判断する設備停
止時間の測定部と、前記定常状態にあるときに、交換後
の使用前の新工具を備えた刃物台を前記初期移動させた
ときの計測移動量を、交換時点で旧工具の工具刃先位置
補正量を記憶している基本加工プログラムに取込んで演
算した移動量を前記刃物台の移動量として用いると共
に、始動位置にある前記新工具の刃先と前記刃先計測セ
ンサとの間隔寸法を予め定常状態時に計測しこの計測結
果を定数として記憶してこの定数を前記基準寸法として
用いて得た前記新工具刃先位置補正量を記憶すると共
に、該補正量を交換後の前記新工具の刃先位置補正時に
前記基本加工プログラムに取込んで演算して新工具刃先
の始動位置を補正する定常時の新工具刃先位置補正手段
と、前記非定常状態にあるときに、交換後の使用前の新
工具を備えた刃物台を前記初期移動させたときの計測移
動量を、交換時点で旧工具の工具刃先位置補正量を記憶
している基本加工プログラムに取込んで演算した移動量
を前記刃物台の移動量として用いると共に、交換前の旧
工具を備えた刃物台を前記初期移動させたときの計測移
動量を、交換時点で旧工具の工具刃先位置補正量を記憶
している基本加工プログラムに取込んで演算した移動量
を前記基準寸法として用いて得た前記新工具刃先位置補
正量を記憶すると共に、該補正量を交換後の前記新工具
の刃先位置補正時に前記基本加工プログラムに取込んで
演算して新工具刃先の始動位置を補正する非定常時の新
工具刃先位置補正手段と、前記非定常状態にあるとき
に、予め実験により作成される工具刃先摩耗量と加工寸
法変化量との関係から被交換旧工具の工具刃先摩耗量に
対する加工寸法変化量を求め、この被交換旧工具の加工
寸法変化量を新，旧工具の加工寸法の差を示す切れ味補
正量として記憶し、該切れ味補正量を交換後の新工具の
刃先位置補正時に前記基本加工プログラムに取込んで演
算して前記非定常状態の新工具刃先の始動位置を補正す
る切れ味補正手段とを具備していることを特徴としてい
る。
【００１３】
【作用】請求項１記載の発明は、工具交換時の主軸台が
定常状態にあるか、あるいは非定常状態にあるかを判断
して、それぞれ各状態において、各別の基準寸法を設定
して、基本加工プログラム上で工具刃先位置の補正を行
なう。このときの基準寸法は定常状態のときは予め設定
した固定値が用いられ、非定常状態のときは、使用して
いる工具が適正寸法の加工を行っていることを前提とし
て、交換前の旧工具の刃先が始動位置から刃先計測セン
サに接触するまで初期移動したときの旧工具を備えた刃
物台の計測移動量を、工具交換時点で旧工具の工具刃先
位置補正量を記憶している基本加工プログラムに取込ん
で演算した移動量が用いられる。
【００１４】このように刃先計測センサの位置が熱変位
する非定常状態においても、熱変位を考慮した基準寸法
を用いることにしたので、熱変位により生じる計測誤差
に起因する刃先位置補正誤差を無くすことができる。
【００１５】その上、工具刃先摩耗により切れ味が変化
する分の切れ味補正量を基本加工プログラムに取込んで
工具刃先位置の補正が完了するので、刃先が摩耗した旧
工具と鋭角な刃先の新工具との間の切れ味の差をもなく
して常に適正な加工寸法が得られる。
【００１６】また、請求項２記載の発明は、工具交換
後、加工寸法、あるいは使用済工具の最終（工具寿命到
達時）加工品における切削負荷を毎回計測して、切れ味
補正量を稼動中に常時修正するようにした。
【００１７】さらに、請求項３記載の発明は、主軸台ま
たはベッドが定常状態にあるか、あるいは非定常状態に
あるかを、設備停止時間の測定部で設備の停止時間を測
定し、その長短で判断するため、前記した工具刃先位置
の補正を主軸台またはベッドの状態に応じて適確に行う
ことができる。すなわち、設備停止時間が長いときは設
備が冷えているので刃先計測センサが熱変位を生じない
定常状態にあると判断し、短いときは設備が高温となっ
ているので刃先計測センサが熱変位を生じる非定常状態
にあると判断する。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を図示した実施例に基づいて具
体的に説明する。
【００１９】一実施例としてのＮＣ旋盤１は、図１にそ
の概略を示すように主軸台１０１と、刃先計測センサＳ
1 （Ｓ2 ）と、ツールホルダ２０３に保持された工具Ｔ
2 （Ｔ1 ）と、ＮＣ装置３とから概略構成されており、
これら構成要素の相互関係は前述した従来のＮＣ旋盤１
００と同様になっている。
【００２０】このため、以下ＮＣ旋盤１００と同一構成
要素は同一符号を付して説明する。
【００２１】すなわち、主軸台１０１は、図示省略した
ベッド上に固定されており、この主軸台１０１にはチャ
ック装置１０３にワークＷを把持した主軸１０２が図示
省略した駆動装置により回転自在に支承されている。工
具Ｔ2 （Ｔ1 ) は、ツールホルダ２０３に保持されると
共に、このツールホルダ２０３がタレット２０２を介し
て、ベッド上にＺ軸及びＸ軸方向へ移動可能に支承され
た刃物台２００に装着されていることによって、同方向
へ移動可能となっている（図８参照）。図１において、
符号Ｔ1 は工具寿命に到達した交換前の旧工具を示し、
符号Ｔ2 は交換後の使用前の新工具を示す。
【００２２】そして刃先計測センサＳ2 （Ｓ1 ）は、図
示省略したアーム部を介して主軸台１０１の側方へ突出
して設けられている（図８参照）。図１において、符号
Ｓ1は設備が定常状態にあるときの刃先計測センサを示
し、符号Ｓ2 は設備が非定常状態にあるときの刃先計測
センサを示す。なお、刃先計測センサＳ2 （Ｓ1 ) は、
ベッドに取付けることもできる。
【００２３】このようなＮＣ旋盤１においては、従来の
ＮＣ旋盤１００と同様に図示省略の駆動装置で主軸１０
２が回転すると、ワークＷが所望の回転数で回転し、回
転するワークＷがＺ軸及びＸ軸方向に移動する刃物台２
００に取付けられた工具Ｔで所望の旋削加工が施され
る。ＮＣ旋盤１でワークＷに所望の旋削加工を施す際に
は、旋盤の近傍に設けたＮＣ装置３の基本加工プログラ
ムに基づき行われる。
【００２４】ＮＣ装置３の中央処理部３１には、図２に
示すように必要なデータを入力するための入力装置とし
てのキーボード３２，及び必要なデータやテーブルある
いは図形を表示するための表示装置としてのＣＲＴ３３
が接続されている。また、中央処理部３１は、基本加工
プログラム格納部３４，設備停止時間測定部３５，定常
時の新工具刃先位置補正手段３６，非定常時の新工具刃
先位置補正手段３７及び切れ味補正手段３８を備えてい
る。
【００２５】前記格納部３４に記憶される基本加工プロ
グラムは、固定サイクルとして作成され、工具刃先位置
の補正は前記基本加工プログラム上、図１に示す主軸１
０２の軸心と工具刃先との間隔寸法Ｌ0 に対して行われ
る。
【００２６】設備停止時間測定部３５は、工具交換時に
設備としての主軸台１０１の停止時間を測定し、停止時
間の長いときは主軸台１０１が冷めているので定常状態
にあると判断し、停止時間の短いときは主軸台１０１
が、環境温度、設備発熱及び切削熱等により高温になっ
ているので非定常状態にあると判断する。非定常状態に
あるときは刃先計測センサＳ2 は図１に示すように主軸
１０２の軸心からの距離Ｌ1 の位置にあり、定常状態に
あるときの刃先計測センサＳ1 よりも△Ｌ1 だけ熱変位
している。
【００２７】定常時の新工具刃先位置補正手段３６は、
予め設定した定数としての基準寸法を用い、この基準寸
法と、交換後の使用前の新工具の刃先が始動位置から刃
先計測センサＳ1 に接触するまで刃物台２００を初期移
動させたときの計測移動量を、工具交換時点で旧工具の
工具刃先位置補正量を記憶している基本加工プログラム
に取込んで演算した移動量との差を定常時刃先位置補正
量として記憶する。このときの基準寸法は、始動位置に
ある新工具の刃先と刃先計測センサＳ1 との間隔寸法を
予め定常状態時に計測して決定しておく。
【００２８】また、非定常時の新工具刃先位置補正手段
３７は、工具寿命に達した交換前の旧工具Ｔ1 を備えた
刃物台２００を始動位置にある刃先が刃先計測センサＳ
2 に接触するまで初期移動させたときの計測移動量を、
工具交換時点で旧工具Ｔ2 の工具刃先位置補正量を記憶
している基本加工プログラムに取込んで演算した移動量
を非定常時基準寸法Ｌ2 とし、かつ、交換後の使用前の
新工具Ｔ2 の刃先が始動位置から刃先計測センサＳ2 に
接触するまで刃物台２００を初期移動させたときの計測
移動量を、工具交換時点で旧工具Ｔ2 の工具刃先位置補
正量を記憶している基本加工プログラムに取込んで演算
した移動量を刃物台２００の移動量Ｌ20とし、これら非
定常時基準寸法Ｌ2 と刃物台の移動量Ｌ20との差△Ｔを
非定常時刃先位置補正量として記憶する。
【００２９】さらに、切れ味補正手段３８は、予め実験
により作成される工具刃先摩耗量と加工寸法変化量との
関係から求められる加工寸法変化量を切れ味補正量△Ｓ
として記憶する。
【００３０】この切れ味補正量△Ｓは、新、旧工具
Ｔ2 、Ｔ1 の間で切れ味が相違するため加工寸法に差を
生じることに鑑みて補正されるものであり、次のように
して求められる。
【００３１】設備が単一部品の量産機である場合は、同
一設備及び同一工具を用いた事前実験により図３に示
す、刃先摩耗量と加工寸法変化量との関係を求める。す
なわち、実際の使用済工具（被交換旧工具）の刃先摩耗
量ＶB を調べ、このときの加工寸法変化量の平均値を求
めて、この平均値を切れ味補正量△Ｓとし、この切れ味
補正量△Ｓを定数として記憶し、非定常状態時における
工具交換後の新工具Ｔ2の工具刃先補正時に基本加工プ
ログラムに読み込んで加算する。
【００３２】加工ワークが変わる場合、あるいは刃先摩
耗量が一定でない場合等では、次に示す二つの方法で切
れ味補正量△Ｓを決定し、稼動中に常時刃先位置を修正
する。
【００３３】第１の方法は、加工寸法モニタによる傾向
変化フィードバックによるものであり、工具交換後の初
品加工寸法を毎回記憶しておき、狙いの寸法（例えば公
差中央値）からのずれ量について、事前に設定したルー
ルに基づいて傾向変化補正量△Ｓ、及び修正量αを決定
する。
【００３４】例えば公差中央値からのずれ量の傾向変化
が図４に示すように得られたとき、例えばルールを表１
に示すように、事前に設定しておく。
【００３５】
【表１】 すなわち、ルール１の場合は公差中央値からのずれ量が
５μ以内のときで、修正量α＝０、補正量△Ｓ＝△Ｓと
決め、ルール２の場合は公差中央値からのずれ量が５μ
以上で、このずれ量が３回連続して発生するときで、修
正量α＝３μ、補正量△Ｓ＝△Ｓ＋３μと決め、ルール
３の場合は公差中央値からのずれ量が５μ以上で、この
ずれ量が８回連続して発生するときで、修正量α＝７
μ、補正量△Ｓ＝△Ｓ＋７μと決める。
【００３６】また、第２の方法は切削負荷モニタによる
傾向変化フィードバックによるものであり、例えばツー
ルホルダに取付ける歪ゲージ等の工具の切削抵抗の測定
手段を設けて、使用済工具の最終（工具寿命到達時）加
工品における切削負荷を工具の交換毎に計測する。そし
てこの切削負荷について、事前に設定したルールに基づ
いて傾向変化補正量△Ｓ、及び修正量αを決定する。
【００３７】例えば、切削負荷の傾向変化が図５に示す
ように得られたとき、基準値Ｆ0 の上側及び下側に上側
仕切値Ｆ1 及び下側仕切値Ｆ2 を事前に設定しておき、
仕切値を一定回数超えた場合ルールに基づいて補正量△
Ｓ及び補正量αを決定する。図５においてはＡ部分が修
正個所となる。このときのルールは例えば前述した表１
に示すルールと同様なものとなる。
【００３８】次に、本実施例の作動を図６及び図７のフ
ローチャートに基づき説明する。
【００３９】まず、図６において旧工具が工具寿命に到
達して工具交換の必要を生じたときに、第１０段で設備
停止時間測定部３５が設備停止時間の長短を判断する。
設備停止時間が短ければ、第２０段で交換前の旧工具Ｔ
1 の刃先計測センサＳ2 に対する刃先位置Ｌ2 を、刃物
台２００の工具交換時点で旧工具Ｔ1 の工具刃先位置補
正量を記憶している基本加工プログラムに取り込んで演
算した移動量Ｌ2 として記憶すると共に、この移動量Ｌ
2 を第３０段で基本加工プログラム上の基準寸法Ｌ2 と
して非定常時の新工具刃先位置補正手段３７に記憶する
（図１の（ａ）参照）。第４０段では旧工具Ｔ1 に換え
て新工具Ｔ2 をツールホルダ２０３に取付け、第５０段
ではこの新工具Ｔ2 の刃先計測センサＳ2 に対する刃先
位置Ｌ20を刃物台２００の、工具交換時点で旧工具Ｔ1
の工具刃先位置補正量を記憶している基本加工プログラ
ムに取り込んで演算した移動量Ｌ20として記憶する（図
１の（ｂ）参照）と共に、基準寸法Ｌ2 と新工具Ｔ2 の
移動量Ｌ20との差を新工具刃先位置補正量△Ｔとして非
定常時の新工具刃先位置補正手段３７に記憶する。この
新工具刃先位置補正量△Ｔは補正時に中央処理部３１に
取込まれて演算処理され、この結果新工具Ｔ2 はその刃
先が図１の（ｃ）の状態になるように補正される。さら
に、第６０段では新旧工具Ｔ2 ，Ｔ1 間の切れ味の相違
に起因する切れ味補正量△Ｓを加算する。
【００４０】この切れ味補正量△Ｓは予め実験により工
具刃先摩耗量との関係で求められる加工寸法変化量を定
数として切れ味補正手段３８に記憶される。そしてこの
切れ味補正量△Ｓは、交換後の新工具Ｔ2 の刃先補正時
に中央処理部３１に取込まれて演算処理され、この結果
新工具Ｔ2 の刃先が図１の（ｄ）の状態になるように補
正される。
【００４１】以上により、非定常時における交換後の使
用前の新工具刃先位置の始動位置の補正が完了する。
【００４２】単一部品の量産機では以上の仕方で工具刃
先位置の補正を行なえば良いが、加工ワークが変わる場
合、あるいは刃先摩耗量が一定でない場合等に稼動中の
補正量を修正するときには図７に示すフローチャートに
基づいて切れ味補正量△Ｓが修正される。
【００４３】すなわち、第６１段で工具交換後の初品加
工寸法を毎回計測し、第６２段で前記測定値を公差中央
値からのずれ量（図４参照）として切れ味補正手段３８
に記憶する。第６３段では前記ずれ量が事前に設定した
ルール（表１参照）のルール１に適合するか否かを判断
し、適合すれば、修正量α＝０で、切れ味補正量△Ｓ＝
△Ｓとなり、適合しなければ第６４段でルール３に適合
するか否かをさらに判断し、適合すれば修正量α＝７μ
となり切れ味補正量△Ｓ＝△Ｓ＋７μとなり、適合しな
ければ修正量α＝３μとなり切れ味補正量△Ｓ＝△Ｓ＋
３μとなりそれぞれ切れ味補正量△Ｓの修正が完了す
る。修正された切れ味補正量△Ｓは図６の第６０段の切
れ味補正量△Ｓとなり、稼動中に常時中央処理部３１に
読み込んで加算し、稼動中の工具刃先位置を補正する。
【００４４】また図６の第１０段の判断で設備停止時間
が長ければ、新工具Ｔ2 の刃先計測センサＳ1 に対する
基準寸法を定数として予め設定しておき（図６の第７０
段参照）、第４０段での工具交換後、第５０段で新工具
Ｔ2 の刃先が刃先計測センサＳ1 に接触するまで刃物台
２００を初期移動させたときの計測移動量を、工具交換
時点で旧工具Ｔ1 の工具刃先位置補正量を記憶している
基本加工プログラムに取込んで演算した移動量と、前記
基準寸法との差を定常時刃先位置補正量として定常時の
新工具刃先位置補正手段３６に記憶する。そして工具刃
先補正時（工具交換時）、前記定常時刃先位置補正量が
中央処理部３１に取込まれて演算処理され、これにより
新工具Ｔ2 の刃先位置（始動位置）が補正される。
【００４５】以上述べたように本実施例においては、工
具交換時の主軸台１０１が定常状態にあるか否かを設備
停止時間測定部３５で判断し定常時及び非定常時でそれ
ぞれ別の基準寸法を用いて工具刃先位置の補正を行うよ
うになっている。
【００４６】そして、非定常時の基準寸法は、使用して
いる工具が適正寸法の加工を行っていることを前提とし
て、工具寿命に到達した旧工具の刃先位置を熱変位後の
刃先計測センサＳ2 で計測し、この計測値を用いること
にしたので、刃先計測センサの熱変位による計測誤差を
無くすことができる。その上、非定常時の補正は工具寿
命に到達した旧工具と新工具との切れ味の相違に起因す
る切れ味補正量△Ｓを基本加工プログラムにさらに加算
して補正するものであるから、常に適正な加工寸法が得
られる。
【００４７】また、本実施例は、切れ味補正量△Ｓを、
加工寸法モニタによる傾向変化フィードバックあるいは
切削負荷モニタによる傾向変化フィードバックにより稼
動中に常時修正することにより、加工ワークが変わる場
合、あるいは刃先摩耗量が一定でない場合等の旋削加工
においても常に適正な加工寸法が得られる。
【００４８】さらに、本実施例における工具刃先位置補
正寸法を工具交換時に実行することにより、初品加工寸
法の加工不良をなくすことができ、かつ設備の無人化、
稼動率の向上を図ることができる。
【００４９】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１記載のＮＣ
工作機械の工具刃先位置補正方法によれば、工具交換時
の刃先計測センサの取り付けられた主軸台あるいはベッ
ドが前記センサの熱変位を生じない定常状態にあるか、
あるいは前記センサの熱変位を生じる非定常状態にある
かを判断し、定常時及び非定常時でそれぞれ別の基準寸
法を用いて工具刃先位置の補正を行うようになってお
り、非定常時には工具寿命に到達した旧工具の刃先位置
を熱変位後の刃先計測センサで計測し、この計測値を基
準寸法として用いることにしたので、刃先計測センサの
熱変位による計測誤差を無くすことができる。その上、
非定常時の補正は工具寿命に到達した旧工具と新工具と
の切れ味の相違に起因する切れ味補正量を基本加工プロ
グラムにさらに加算して補正するものであるから、常に
適正な加工寸法が得られる。
【００５０】その上、この工具刃先位置補正方法を工具
交換時に実行することにより、初品加工寸法の加工不良
をなくすことができ、かつ設備の無人化、稼動率の向上
を図ることができる。
【００５１】また、請求項２記載の工具刃先位置補正方
法によれば、切れ味補正量を稼動中に常時修正するよう
にしたので、加工ワークが変わる場合、あるいは刃先摩
耗量が一定でない場合等の旋削加工においても常に適正
な加工寸法が得られる。
【００５２】請求項３記載のＮＣ工作機械の工具刃先位
置補正装置は、前記した工具刃先位置補正寸法を確実に
実行することができ、この実行により前記した請求項１
記載の発明と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例としてのＮＣ旋盤の工具刃先位置の補
正方法の説明図である。
【図２】一実施例としてのＮＣ装置の構成ブロック図で
ある。
【図３】切れ味補正量を求めるための刃先摩耗量と加工
寸法変化量との関係を示すグラフである。
【図４】加工寸法の公差中央値からのずれ量を示すグラ
フである。
【図５】使用済工具の最終（工具寿命到達時）加工品に
おける切削負荷を示すグラフである。
【図６】本発明の作動を説明する一実施例としてのフロ
ーチャートである。
【図７】図６の切れ味補正量を修正するためのフローチ
ャートである。
【図８】従来のＮＣ旋盤の工具刃先位置の補正方法の説
明図である。
【図９】従来のＮＣ装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１ ＮＣ旋盤 ３ ＮＣ装置 ３１ 中央処理部 ３４ 基本加工プログラム格納部 ３５ 設備停止時間測定部 ３６ 定常時の新工具刃先位置補正手段 ３７ 非定常時の新工具刃先位置補正手段 ３８ 切れ味補正手段 １０１ 主軸台 １０２ 主軸 ２００ 刃物台 Ｓ1 刃先計測センサ（定常時の） Ｓ2 刃先計測センサ（非定常時の） Ｔ1 旧工具 Ｔ2 新工具 Ｌ2 基準寸法（非定常時の） △Ｔ 新工具刃先位置補正量（非定常時の） △Ｓ 切れ味補正量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｂ 19/18 Ｋ (72)発明者 浦野 永史郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日 産自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−64750（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−88548（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−84839（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主軸台またはベッドに取付けた刃先計測
    センサに始動位置にある刃先が接触するまで刃物台を初
    期移動させたときの刃物台の移動量と、前記始動位置に
    ある刃先と刃先計測センサとの間隔寸法を示す基準寸法
    との差を交換後の新工具刃先位置補正量として基本加工
    プログラムに取込んで演算して新工具刃先の始動位置を
    補正するＮＣ工作機械の工具刃先位置補正方法におい
    て、 工具交換時に、前記主軸台またはベッドが前記刃先計測
    センサの熱変位を生じない定常状態にあるのか、あるい
    は前記刃先計測センサの熱変位を生じる非定常状態にあ
    るのかを判断し、 定常状態にあるときは、交換後の使用前の新工具を備え
    た刃物台を前記初期移動させたときの計測移動量を、交
    換時点で旧工具の工具刃先位置補正量を記憶している基
    本加工プログラムに取込んで演算した移動量を前記刃物
    台の移動量として用いると共に、始動位置にある前記新
    工具の刃先と前記刃先計測センサとの間隔寸法を予め定
    常状態時に計測しこの計測結果を定数として記憶してこ
    の定数を前記基準寸法として用いて得た前記新工具刃先
    位置補正量を交換後の前記新工具の刃先位置補正時に前
    記基本加工プログラムに取込んで演算して定常状態の新
    工具刃先の始動位置を補正するようにし、 非定常状態にあるときは、交換後の使用前の新工具を備
    えた刃物台を前記初期移動させたときの計測移動量を、
    交換時点で旧工具の工具刃先位置補正量を記憶している
    基本加工プログラムに取込んで演算した移動量を前記刃
    物台の移動量として用いると共に、交換前の旧工具を備
    えた刃物台を前記初期移動させたときの計測移動量を、
    交換時点で旧工具の工具刃先位置補正量を記憶している
    基本加工プログラムに取込んで演算した移動量を前記基
    準寸法として用いて前記新工具刃先位置補正量を求め、
    かつ予め実験により作成される工具刃先摩耗量と加工寸
    法変化量との関係から被交換旧工具の工具刃先摩耗量に
    対する加工寸法変化量を求め、この被交換旧工具の加工
    寸法変化量を新，旧工具間の加工寸法の差を示す切れ味
    補正量として記憶し、交換後の前記新工具の刃先位置補
    正時に前記のようにして求めた新工具刃先位置補正量及
    び切れ味補正量を前記基本加工プログラムに取込んで演
    算して非定常状態の新工具刃先の始動位置を補正するよ
    うにしたことを特徴とするＮＣ工作機械の工具刃先位置
    補正方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のＮＣ工作機械の工具刃先
    位置補正方法であって、 工具交換後の新工具の加工寸法あるいは切削抵抗を計測
    手段により毎回測定して記憶し、モニタにより予め設定
    した所望の範囲からの前記測定結果のずれの傾向を監視
    すると共に、前記ずれの傾向を予め設定したル−ルに基
    ずき判断して前記切れ味補正量の修正量を決定し、この
    修正量で修正された切れ味補正量を稼働中に常時前記基
    本加工プログラムに取込んで演算して稼働中の工具刃先
    位置を補正するようにしたことを特徴とするＮＣ工作機
    械の工具刃先位置補正方法。
  3. 【請求項３】主軸台またはベッドに取付けた刃先計測セ
    ンサに始動位置にある刃先が接触するまで刃物台を初期
    移動させたときの刃物台の移動量と、前記始動位置にあ
    る刃先と刃先計測センサとの間隔寸法を示す基準寸法と
    の差を交換後の新工具刃先位置補正量として基本加工プ
    ログラムに取込んで演算して新工具刃先の始動位置を補
    正するＮＣ工作機械の工具刃先位置補正装置において、 前記工具刃先位置補正量を取込んで演算する中央処理部
    が、 工具交換時に主軸台またはベッドが前記刃先計測センサ
    の熱変位を生じない定常状態にあるのか、あるいは前記
    刃先計測センサの熱変位を生じる非定常状態にあるのか
    を判断する設備停止時間の測定部と、 前記定常状態にあるときに、交換後の使用前の新工具を
    備えた刃物台を前記初期移動させたときの計測移動量
    を、交換時点で旧工具の工具刃先位置補正量を記憶して
    いる基本加工プログラムに取込んで演算した移動量を前
    記刃物台の移動量として用いると共に、始動位置にある
    前記新工具の刃先と前記刃先計測センサとの間隔寸法を
    予め定常状態時に計測しこの計測結果を定数として記憶
    してこの定数を前記基準寸法として用いて得た前記新工
    具刃先位置補正量を記憶すると共に、該補正量を交換後
    の前記新工具の刃先位置補正時に前記基本加工プログラ
    ムに取込んで演算して新工具刃先の始動位置を補正する
    定常時の新工具刃先位置補正手段と、 前記非定常状態にあるときに、交換後の使用前の新工具
    を備えた刃物台を前記初期移動させたときの計測移動量
    を、交換時点で旧工具の工具刃先位置補正量を記憶して
    いる基本加工プログラムに取込んで演算した移動量を前
    記刃物台の移動量として用いると共に、交換前の旧工具
    を備えた刃物台を前記初期移動させたときの計測移動量
    を、交換時点で旧工具の工具刃先位置補正量を記憶して
    いる基本加工プログラムに取込んで演算した移動量を前
    記基準寸法として用いて得た前記新工具刃先位置補正量
    を記憶すると共に、該補正量を交換後の前記新工具の刃
    先位置補正時に前記基本加工プログラムに取込んで演算
    して新工具刃先の始動位置を補正する非定常時の新工具
    刃先位置補正手段と、 前記非定常状態にあるときに、予め実験により作成され
    る工具刃先摩耗量と加工寸法変化量との関係から被交換
    旧工具の工具刃先摩耗量に対する加工寸法変化量を求
    め、この被交換旧工具の加工寸法変化量を新，旧工具の
    加工寸法の差を示す切れ味補正量として記憶し、該切れ
    味補正量を交換後の新工具の刃先位置補正時に前記基本
    加工プログラムに取込んで演算して前記非定常状態の新
    工具刃先の始動位置を補正する切れ味補正手段とを具備
    していることを特徴とするＮＣ工作機械の工具刃先位置
    補正装置。
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