JP3901290B2

JP3901290B2 - Compensation method for bore size and NC lathe capable of performing this compensation method

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Publication number: JP3901290B2
Application number: JP18873997A
Authority: JP
Inventors: 壮作木村; 邦彦小久保
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1997-05-26
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2017-07-14
Also published as: JPH1142535A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中ぐり加工されるワークの内径の寸法変化を補正する方法に関し、特に、ＮＣ旋盤における内径加工寸法の補正方法に関する。さらに本発明は、この補正方法を実施可能なＮＣ旋盤に関し、特に、互いに対向同心配置される第１主軸及び第２主軸と、第１及び第２主軸の近傍に配置されるタレット形刃物台及び櫛歯形刃物台とを具備したＮＣ旋盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に旋削加工において、加工される工作物（ワーク；本明細書では、未加工素材、半加工品及び加工完了品をいずれもワークと称する）の加工後の寸法は、工具の摩耗や、工作機械の種々の構成要素の熱変位等の要因により、経時的な変化（目標値からのずれ）を生じる。そこで、製品寸法を適正に維持するために、ワークの要測定箇所（寸法精度が要求される箇所）の寸法をタッチセンサ等の測定器により直接測定し、適切な補正量を求めた上で、この補正量を工具データに加算する加工寸法補正方法が一般に行われている。
【０００３】
外径加工寸法を補正する方法として、例えば特開昭６２−１３０１５６号公報は、タレット形刃物台を有するＮＣ旋盤において、タレット形刃物台にタッチセンサを設置し、タレット形刃物台をＮＣ動作させることにより、ワークの外径を直接測定する方法を開示する。また特開平９−３８８４４号公報は、櫛歯形刃物台を有するＮＣ旋盤において、櫛歯形刃物台に測定器を設置して、加工されたワークの外径を測定するとともに比較用ゲージを測定し、両測定値の差の値の変化に応じて、外径加工データを自動補正する方法を開示する。
【０００４】
他方、内径加工寸法を補正する場合は、例えばマイクロメータ等を用いてワークの内径を手作業で直接計測することにより、補正量を求める方法が一般的である。或いは、特開昭６２−１３０１５６号公報に開示されるようなタッチセンサを用いてワークの内径を測定することも、種々の制約があるが不可能ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ワークの内径測定においては、要測定箇所が極小径の穴であるといった寸法上の制約や、テーパ形状、狭窄形状、凹形状といった内径部分の形状の制約により、所望の測定箇所を正確に測定することが困難な場合がある。例えば、極小径の穴の内径を測定する場合、測定器の測定端子は穴内面への接近が可能なように十分に小さくなければならないが、測定端子が小さくなれば測定端子の剛性も低下するので、十分な測定圧力での測定が困難となり、高い測定精度を維持できなくなる危惧がある。したがって測定端子を小形化することには限界があり、その結果、測定可能な内径寸法が制限される。
【０００６】
他方、一般的寸法の測定端子よりも測定対象の穴の内径寸法が大きい場合であっても、穴の内径測定位置は測定端子の接近が容易な開口部近傍に限定される傾向があり、穴の内奥に寸法精度を要する箇所がある場合にはその箇所を直接に測定することが困難になる。また内径測定においては、排出されない切粉の存在により測定結果が影響を受けることもしばしばである。こうした課題は、複雑形状の穴の場合に特に顕著となる。このように、内径測定は外径測定に比べ、測定位置が制限されるだけでなく、測定位置の誤差の影響を受け易いといった課題がある。
【０００７】
また、ワークの内径と外径との双方を測定する場合には、内径も外径も測定できる測定器か、内径専用及び外径専用の２台の測定器を用いる必要がある。さらに、１つのワークに要測定箇所が複数あり、それら要測定箇所の寸法目標値が異なる場合には、１台の測定器の測定可能寸法範囲の制限から、測定箇所毎に異なる複数の測定器を使用する必要が生じることもある。
【０００８】
このように、ワークの内径測定は外径測定に比べ、測定を行うこと自体が困難であり、あらゆる寸法及び形状に中ぐり加工されたワークの穴の所望箇所の内径を、１台の測定器によりμｍ単位の精度で測定し、かつ内径加工寸法を適正に補正することは非常に困難であった。
【０００９】
したがって本発明の目的は、ＮＣ旋盤において、１台の測定器を使用した単純かつ正確な測定に基づき、ワークの所望箇所の内径加工寸法の誤差すなわち目標値からのずれを適正に補正できる方法を提供することである。
本発明の他の目的は、そのような補正方法を実施可能なＮＣ旋盤であって、ＮＣ制御下でワークの内径加工寸法を適正に自動補正できるＮＣ旋盤を提供することにある。
【００１０】
【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、ＮＣ旋盤における内径加工寸法の補正方法であって、中ぐり加工用工具を用いてワークの外周面を旋削し、外周面を旋削されたワークの、旋削後の外径の寸法変化量を測定、算出し、算出された外径の寸法変化量によって、中ぐり加工用工具の工具データを補正する、各ステップを有したことを特徴とする内径加工寸法の補正方法を提供する。
【００１１】
この方法では、ワークの内径を直接測定せずにワークの外径を測定して、その外径の寸法変化量により、製品加工に用いられる中ぐり加工用工具の工具データを補正する。したがって外径の測定に、十分な測定精度を発揮できる一般的大きさの測定器を使用すれば、ワークの内径部分の形状及び寸法による制約を受けることなく、所望箇所の内径加工寸法の目標値からのずれを適正に補正することができる。また、ワークの外周形状を任意の測定器の測定可能寸法範囲に適合する外径を有した単純形状に旋削し、この１箇所の外径の寸法変化量により中ぐり加工用工具の工具データを補正することができるので、内径部分に寸法精度を要する異径の箇所が複数ある場合でも、１台の測定器による測定に基づいて全ての箇所の寸法補正を行うことができる。
【００１２】
さらに本発明は、上記した内径加工寸法の補正方法において、ワークの外周面を旋削するステップが、中ぐり加工用工具を用いて測定用のワークの外周面を旋削するステップからなる補正方法を提供する。
測定用のワークを使用すれば、外周面を旋削した後の外径は製品形状の制約を受けることなく自由に設定できる。しかも、測定用のワークの設定外径を変更しない限り、製品としての外形及び外寸が異なるワークに対し内径加工寸法を補正する場合にも、測定器の再調整は不要となる。
【００１３】
さらに本発明は、上記した内径加工寸法の補正方法において、ワークの外径の寸法変化量を測定、算出するステップが、基準外形寸法を有した基準ゲージの基準外形寸法と、外周面を旋削されたワークの外径とを比較測定し、その比較測定値に基づき外径の寸法変化量を算出するステップからなる補正方法を提供する。
このように基準ゲージを使用すれば、補正を行う際の目標値及び実際値のいずれもが比較測定値となるので、温度変化による測定器の測定精度への影響を可及的に低減できる。
【００１４】
さらに本発明は、第１主軸と、第１主軸に対向同心配置される第２主軸と、第１及び第２主軸の近傍に配置されるタレット形刃物台と、第１及び第２主軸の近傍に配置される櫛歯形刃物台とを具備したＮＣ旋盤において、タレット形刃物台及び櫛歯形刃物台の少なくとも一方に装着された中ぐり加工用工具によるワークの内径加工寸法の変化量を自動補正するために、タレット形刃物台に設置され、基準外形寸法を有した基準ゲージと、櫛歯形刃物台に設置され、基準ゲージの基準外形寸法並びに第１及び第２主軸に把持されたワークの外径を測定可能な測定器と、中ぐり加工用工具により外周面を旋削されたワークの、測定器により測定された旋削後の外径と、測定器により測定された基準ゲージの基準外形寸法との差を随時算出し、算出した差の値の変化量によって、中ぐり加工用工具の工具データを補正する補正手段、とを具備したことを特徴とするＮＣ旋盤を提供する。
【００１５】
このＮＣ旋盤は、ＮＣ制御下で、比較測定による高精度の測定に基づき、ワークの内径加工寸法を適正に自動補正できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明をその好適な実施の形態に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による内径加工寸法補正方法の機能の概念を示すブロック図である。
【００１７】
図示のように、まず準備ステップとしてＰ１で、内径加工寸法の補正を行う対象となる中ぐり加工用工具により、製品となるワーク（以下、製品ワークと称する）の中ぐり加工を行い、加工されたそのワークの要測定箇所（寸法精度を要求される箇所）の内径寸法が予め定めた公差内に納まった状態を設定し、その状態に対象工具データを調整する。この準備ステップＰ１は、当該工具による連続加工運転の開始前に行う。次にＰ２で、当該中ぐり加工用工具により、測定用ワークに外丸削り加工を実施し、Ｐ３で、加工された測定用ワークの外径を直接に測定する。図２は、この測定に使用可能な測定器の一例を示す。
【００１８】
続いて、内径加工寸法を補正するための補正値の演算ステップに移る。まずＰ４で、Ｐ３の外径測定が当該中ぐり加工用工具に対し１回目であるか否かを判断し、１回目のときはＰ５で、その外径測定値を例えばＮＣのマクロ変数等の形でデータ格納領域へ外径寸法初期値として格納する。この外径寸法初期値は、Ｐ１での工具データ調整により、予め定めた公差内に納まったものとなっている。次にＰ６で、連続加工運転における所定時期（後述する）に製品ワークの中ぐり加工を中断し、再度Ｐ２及びＰ３の作業を行って得られた２回目の外径測定値と、格納された外径寸法初期値との差すなわち寸法変化量ａを求める。
【００１９】
ここで、中ぐり加工用工具により外丸削り加工されたワークの外径が、予め定めた公差内に納まった寸法初期値と比べてある量ａだけ変化した場合に、外径を加工したものと同じ中ぐり加工用工具を用いてワークの中ぐり加工を行うときの、予測される内径の寸法変化量は−ｋａとなる。すなわち、外径が増加したときには内径は減少する。なおｋ（ｋ＞０）は、加工条件によって変化する変数であり、切削速度、切削送り速度、切込みの条件等が内径加工と外径加工とで等しい場合には、ほぼｋ＝１となる。
【００２０】
このような原理に基づき、Ｐ７で、測定用ワークの外径の寸法変化量ａを、同一の中ぐり加工用工具により中ぐり加工される製品ワークの内径の予測される寸法変化量−ｋａに換算し、内径寸法補正値とする。続いてＰ８で、当該中ぐり加工用工具の工具データに内径寸法補正値−ｋａを加算してデータ補正し、Ｐ９で、補正された工具データに基づき、製品ワークの中ぐり加工を実施する。このようにして、工具磨耗や機械構成要素の熱変位による工具刃先位置の変動を自動的に計測かつ補正し、当該工具により中ぐり加工された製品の内径寸法精度を高水準に維持することが可能となる。
【００２１】
図３は、同一工具を用いて加工を行ったときの内径寸法変化量と外径寸法変化量との関係を示す。実験として、ＳＵＳ３０３とＣ３６０４とのそれぞれからなるワークに対し、中ぐり加工用工具の刃先位置を変化させながら同一加工条件で中ぐり及び外丸削り加工を実施し、刃先位置の変化量に対応するワークの内径及び外径の寸法変化量を測定した。各測定値を一次関数により近似した結果、図示のようにいずれの材料のワークでも、ほぼｋ＝１の関係を有することが確認された。なおｋ＝１に対するｋ値のバラツキは１０％以内に納まっていた。
【００２２】
このようにほぼｋ＝１となる条件下では、製品ワークに中ぐり加工を行うものと同じ中ぐり加工用工具により外丸削り加工された測定用ワークの外径を随時測定した結果、求められた外径の寸法変化量ａに、−１を乗じたものが内径寸法補正値になる。さらにこの内径寸法補正値−ａを、工具摩耗や工具長さ等の工具データに加算することによって、工具刃先位置が適正に修正され、中ぐり加工を行う後続のワークの内径寸法が所定の公差内に納まるようになる。
【００２３】
図４は、製品ワークの中ぐり加工のプログラムの一例を示す。ブロックＮ１では、中ぐり加工用工具を選択している。ブロックＮ２では、主軸を指定された回転数で正転させている。ブロックＮ３及びブロックＮ４では、工具の補正番号を指定して、ワークに中ぐり加工を施すための工具の動きを指定している。ブロックＮ５及びブロックＮ６では、ワークから工具を逃がすための工具の動きを指定している。
【００２４】
図５は、測定用ワークの外丸削り加工のプログラムの一例を示す。ブロックＮ１では、中ぐり加工用工具を選択している。ブロックＮ２では、主軸を指定された回転数で逆転させている。ブロックＮ３及びブロックＮ４では、工具の補正番号を指定して、中ぐり加工用工具を用いて測定用ワークに外丸削り加工を施すための工具の動きを指定している。ブロックＮ５及びブロックＮ６では、ワークから工具を逃がすための工具の動きを指定している。ブロックＮ７では、外径測定を行うために主軸の回転を止めるよう指示している。
【００２５】
図６は、例えばＮＣ旋盤のＮＣ装置等の、制御装置によるワーク加工プログラムの一連の処理動作の中で、測定用ワークの加工及び測定、補正値の演算、工具データへの補正値の加算等の、種々の処理を行う手順を示すフローチャートである。以下、各ステップＳ１〜Ｓ８の処理内容を簡単に説明する。
〔Ｓ１〕測定用ワークの測定インターバルを、寸法補正の対象となる中ぐり加工用工具により中ぐり加工された製品ワークの加工済個数により特定する。製品ワークの加工済個数ｉが、測定を実施するときの規定個数として予め定めた個数Ｎに等しければ、測定用ワークを主軸に把持してステップＳ２に進み、さもなければ次の製品ワークを主軸に把持してステップＳ７へ進む。
〔Ｓ２〕対象の中ぐり加工用工具を用いて、測定用ワークの外丸削り加工を実施する。刃物台及び主軸の動作を指令する。
〔Ｓ３〕外丸削り加工された測定用ワークの外径を、測定器により測定する。測定器の動作を指令する。
〔Ｓ４〕測定後の測定用ワークを回収又は廃棄する。刃物台及び主軸の動作を指令する。
〔Ｓ５〕測定器による測定結果に基づき、内径寸法補正値を演算する。
〔Ｓ６〕対象の工具データへ、ステップＳ５にて算出された内径寸法補正値を加算する。
〔Ｓ７〕同一の中ぐり加工用工具を用いて、製品ワークの中ぐり加工を実施する。刃物台及び主軸の動作を指令する。
〔Ｓ８〕製品ワークの中ぐり加工を終了するか否かを判断し、加工を続ける場合はステップＳ１に進み、終了の場合は本フローチャートを終了する。
なお、上記各ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５及びＳ６は、Ｓ７とＳ８との間にあっても良いし、Ｓ７の中に含まれても良い。
【００２６】
上記した内径加工寸法の補正方法では、中ぐり加工用工具により中ぐり加工を行う製品ワークとは別の測定用ワークに、同一の中ぐり加工用工具を用いて外丸削り加工を実施する構成とした。この場合の測定用ワークには、ＮＣ旋盤における一連の旋削作業において、工具に対して自動的に供給される長寸の棒材からなるワークの一部分を用いることができる。つまり、１つの棒材の所定長さ部分を製品ワークとし、１つの棒材から多数の製品ワークを連続的に加工する自動作業を設定すれば、その棒材の所望の部分を測定用ワークとして、上記した内径加工寸法の補正方法を実施する一連の作業を割込ませて遂行し、工具データを補正した後は測定用ワークの部分を切落として廃棄し、残りの棒材にさらに連続して製品ワークの加工を遂行することができるのである。
【００２７】
また、上記した内径加工寸法の補正方法では、中ぐり加工用工具により外丸削り加工された測定用ワークの外径を、測定器により直接に測定して得られた絶対寸法を、補正を行う際の目標値及び実際値として使用することができる。或いは、基準外形寸法を有した基準ゲージを用意して、まず基準ゲージの基準外形寸法を測定し、次に外丸削り加工された測定用ワークの外径を測定し、それら測定された基準外形寸法と外径との差を随時算出して、この差の値すなわち比較測定値を、補正を行う際の目標値及び実際値として使用することもできる。この場合、比較測定値の変化量を、同一の中ぐり加工用工具により中ぐり加工される製品ワークの内径の寸法変化量に換算し、対象工具データの内径寸法補正値とする。
【００２８】
このように基準ゲージを使用した場合は、補正を行う際の目標値及び実際値のいずれもが比較測定値となるので、環境温度変化により測定器の測定機能が影響を受けた場合にも、測定精度及び結果として補正精度に及ぼす影響は可及的に低減される。したがって、絶対寸法を採用する場合は、温度変化による影響を受け難い測定器を使用することが肝要である。
【００２９】
次に図７〜図１２を参照して、上記した内径加工寸法補正方法を実施可能な本発明の一実施形態によるＮＣ旋盤の構成を説明する。
図１２は、従来公知の基本的構造を有するＮＣ旋盤１００を概略で示す。ＮＣ旋盤１００は、機台１０２と、機台１０２上で水平Ｚ₁軸に沿って往復移動可能に設置される第１主軸１０４と、機台１０２上で第１主軸１０４に対向して同心配置され、Ｚ₁軸と共軸の水平Ｚ₃軸に沿って往復移動可能に設置される第２（背面）主軸１０６と、第１及び第２主軸１０４、１０６の先端の近傍に配置され、機台１０２上でＺ₁軸及びＺ₃軸に直交するとともに互いに直交するＸ₁軸とＹ₁軸とに沿って往復移動可能に設置される櫛歯形刃物台１０８と、第１及び第２主軸１０４、１０６の先端の近傍でそれら主軸に関し櫛歯形刃物台１０８の反対側に配置され、機台１０２上でＺ₁軸及びＺ₃軸に平行なＺ₂軸とＺ₂軸に直交するＸ₂軸とに沿って往復移動可能に設置されるタレット形刃物台１１０とを備える。タレット形刃物台１１０は、Ｚ₂軸の周りで割出回転可能である。
【００３０】
第１主軸１０４の先端位置には、第１主軸１０４に把持されたワーク（図示せず）を回転及び摺動可能に支持するガイドブッシュ１１２が機台１０２上に静止配置される。旋削作業中に、ガイドブッシュ１１２はワークの被加工箇所を所定位置に支持するとともに、ワークをＺ₁軸に沿って案内するように作用する。櫛歯形刃物台１０８及びタレット形刃物台１１０は、バイトや他の工具を保持してガイドブッシュ１１２に容易に接近でき、ガイドブッシュ１１２に支持されたワークを所望の工具が加工する。第２主軸１０６は、ガイドブッシュ１１２を介して第１主軸１０４から送り出されたワークを受け取る。櫛歯形刃物台１０８及びタレット形刃物台１１０は同様に第２主軸１０６の先端位置に容易に接近でき、第１主軸１０４側で加工しなかったワークの残りの部分を所望の工具が加工する。ＮＣ旋盤１００は、図示しないＮＣ制御装置の制御のもとで、第１及び第２主軸１０４、１０６並びに櫛歯形及びタレット形刃物台１０８、１１０が多軸動作し、ワークを所望形状に自動加工する。
【００３１】
なお、好ましくはＮＣ旋盤１００は、バーフィーダと称する棒材供給装置（図示せず）を備え、長寸の棒材からなるワークを第１主軸１０４からガイドブッシュ１１２を介して、櫛歯形刃物台１０８及びタレット形刃物台１１０に近接する所定の旋削作業位置に自動的かつ断続的に供給する構成を有する。このような構成によれば、１つの棒材の所定長さ部分を製品ワークとし、自動的に供給される１つの棒材から多数の製品ワークを連続的に加工する自動作業を設定できる。
【００３２】
図７は、図１２のＮＣ旋盤１００において、前述した本発明の実施形態による内径加工寸法補正方法を実施するための主要な構成部材を概略で示す。それら構成部材は、ＮＣ旋盤１００のタレット形刃物台１１０に設置され、基準外形寸法ｄを有した基準ゲージ１０と、櫛歯形刃物台１０８に設置され、基準ゲージ１０の基準外形寸法ｄ及び第１主軸側のガイドブッシュ１１２に支持されたワークＷの外径Ｄを測定可能な測定器２０とを含む。
【００３３】
基準ゲージ１０は専用の治具１２により、タレット形刃物台１１０の所望の工具装着位置に、他の工具（図示せず）に干渉しないように装着される。好ましくは基準ゲージ１０は、その外径が基準外形寸法ｄを構成する円柱状部材であり、ワークの熱膨張率に近い熱膨張率を有した材料で望ましくは耐腐食性硬質材料から形成される。この場合、基準ゲージ１０の軸線は、ガイドブッシュ１１２に支持されたワークＷの軸線Ａに実質的平行に配置されることが好ましい。或いは、測定器２０による測定が可能な基準外形寸法ｄを有することを条件として、多角柱形状、中空形状等、様々な形状を基準ゲージ１０に採用することもできる。なお基準ゲージ１０の基準外形寸法ｄは、加工寸法補正を行う際の目標値及び実際値を後述する測定用ワークＷ_D（図９（ａ））の外径Ｄとの比較により規定するためのものであり、製品ワークＷ_P（図９（ｂ））の寸法、形状に関わらず任意の値を採ることができる。
【００３４】
測定器２０は、図２に明示したように一対の測定爪２２を有し、両測定爪２２の間に測定対象物を挟持することにより挟持箇所の寸法を測定する。測定器２０の構造はそれ自体公知のものであり、詳述しない。また、本発明の目的に適合するあらゆる形式の測定器を使用できる。
【００３５】
図７に示すように測定器２０は、専用の取付装置２４により櫛歯形刃物台１０８に、他の工具２６に干渉しないように摺動可能に装着される。図示実施形態では、測定器２０はその一対の測定爪２２がガイドブッシュ１１２に接近する方向に傾斜した姿勢で、取付装置２４により支持される。この姿勢で、櫛歯形刃物台１０８、タレット形刃物台１１０及び取付装置２４の摺動機構（図示せず）がＮＣ動作することにより、測定器２０の測定爪２２が、ガイドブッシュ１１２に支持されたワークＷ及びタレット形刃物台１１０上の基準ゲージ１０に選択的に接近し、ワークＷの外径Ｄ及び基準ゲージ１０の基準外形寸法ｄを測定する。なお図示しないが、測定器２０は図７の姿勢で、第２主軸１０６に把持されたワークの外径を測定することもできる。
【００３６】
本発明の実施形態によるＮＣ旋盤１００はさらに、図１を参照して既に説明したように、中ぐり加工用工具を用いて外丸削り加工されたワークの外径を随時測定し、その外径の変化量を、同じ中ぐり加工用工具による中ぐり加工工程の数値データの補正値に換算するための補正値演算手段３０（図１のブロックＰ４〜Ｐ７に相当）と、測定器２０による基準ゲージ１０及びワークの測定動作を制御するとともに、補正値演算手段３０が算出した補正値により補正した数値データに基づき、中ぐり加工用工具によるワークの中ぐり加工動作を制御する制御手段４０（図１のブロックＰ９に相当）とを備える。補正値演算手段３０及び制御手段４０は、本願請求項４に記載した発明の補正手段を構成し、それぞれＮＣ旋盤１００のＮＣ装置（図示せず）の演算制御部及びサーボモータ制御部に組込むことができる。
【００３７】
なお、中ぐり加工を行う製品ワークＷ_Pとは異なる測定用ワークＷ_Dに外丸削り加工を実施して、その外径変化量を測定することが有利なことは、既に説明した通りである。特にＮＣ旋盤１００では、前述したバーフィーダを備えることにより、自動的に供給される長寸の棒材に対する多数の製品ワークＷ_Pの連続加工作業中に、同棒材の所望部分を測定用ワークＷ_Dとして、前述した内径加工寸法の補正方法を実施する一連の作業を割込ませて遂行し、工具データを補正した後は測定用ワークＷ_Dの部分を切落として廃棄し、残りの棒材にさらに連続して製品ワークＷ_Pの加工を遂行することができる。この場合、好ましくは測定用ワークＷ_Dは、測定器２０による比較測定を可能にするために、基準ゲージ１０の基準外形寸法ｄに近似した外径Ｄに旋削される。或いはまた、製品の形状によっては、棒材の製品ワーク部分の一部の外周面を基準ゲージ１０の基準外形寸法ｄに近似した外径Ｄに旋削し、この外径Ｄを測定することにより前述した内径加工寸法の補正方法を実施して、当該製品ワーク部分に中ぐり加工を行い、その後、当該製品ワーク部分の外周面全体を仕上加工することにより製品を得る構成とすることもできる。
【００３８】
以下、図８及び図９を参照して、補正値演算手段３０及び制御手段４０による製品ワークＷ_Pの内径加工寸法補正及び中ぐり加工の手順（図１のステップＰ２〜Ｐ９及び図６のステップＳ２〜Ｓ７に対応）を、各構成部材の動作に関連して説明する。この場合、図１の準備ステップＰ１は完了しているものとする。
【００３９】
まず図９（ａ）で、寸法補正の対象となる中ぐり加工用工具５０をタレット形刃物台１１０に装着し、制御手段４０の制御下で、棒材の一部分である測定用ワークＷ_Dを把持した第１主軸１０４（図１２）を通常の中ぐり加工時の回転方向の逆方向に回転するとともに、タレット形刃物台１１０をＮＣ動作させて、ガイドブッシュ１１２に支持された測定用ワークＷ_Dの外丸削り加工を実施する。このときの目標外径寸法は、基準ゲージ１０の基準外形寸法ｄである。次に図８（ａ）で、タレット形刃物台１１０を割出回転して、タレット形刃物台１１０に装着した基準ゲージ１０を測定器２０に対向可能な位置へ配置し、図８（ｂ）で、タレット形刃物台１１０、櫛歯形刃物台１０８及び測定器２０をＮＣ動作させて、測定器２０により基準ゲージ１０の基準外形寸法ｄを測定する。このとき図示のように、第１主軸１０４をＮＣ動作させて測定用ワークＷ_Dをガイドブッシュ１１２内に一時的に引き込み、測定用ワークＷ_Dと基準ゲージ１０との衝突を回避することが好ましい。
【００４０】
次に図８（ｃ）で、タレット形刃物台１１０及び第１主軸１０４をＮＣ動作させて、基準ゲージ１０を遠ざけるとともに測定用ワークＷ_Dをガイドブッシュ１１２から突出させ、測定器２０により測定用ワークＷ_Dの旋削後の外形Ｄを測定する。測定後の測定用ワークＷ_Dは、所望の工具により切落として回収又は廃棄する。この外形測定が１回目のとき、補正値演算手段３０（図１）は、中ぐり加工用工具５０により公差内に外丸削り加工された測定用ワークＷ_Dの、測定器２０により測定した外径Ｄと、測定器２０により測定した基準ゲージ１０の基準外形寸法ｄとの差を求め、この差の値を外径比較寸法初期値として記憶する。
【００４１】
その後、図９（ｂ）に示すように、タレット形刃物台１１０を割出回転して、測定用ワークＷ_Dを外丸削り加工したものと同一の中ぐり加工用工具５０をガイドブッシュ１１２に対向配置するとともに、同じ棒材の後続部分である製品ワークＷ_Pを把持した第１主軸１０４（図１２）を通常の中ぐり加工時の回転方向に回転し、かつタレット形刃物台１１０をＮＣ動作させて、ガイドブッシュ１１２に支持された製品ワークＷ_Pの中ぐり加工を実施する。この中ぐり加工は、ＮＣ制御により同じ棒材の多数の製品ワークＷ_Pに連続して行われる。
【００４２】
そして連続加工運転における前述した所定時期に製品ワークＷ_Pの中ぐり加工を中断し、測定用ワークＷ_Dに再度図９（ａ）及び図８（ａ）〜（ｃ）の作業を行って２回目の外径比較測定値を得る。そこで補正値演算手段３０は、格納された外径比較寸法初期値と２回目の外径比較測定値との差すなわち寸法変化量ａ（図１）を求め、さらに、測定用ワークＷ_Dの外径Ｄの寸法変化量ａを、同一の中ぐり加工用工具５０により中ぐり加工される製品ワークＷ_Pの内径の予測される寸法変化量−ｋａに換算して内径寸法補正値とし、当該中ぐり加工用工具５０の工具データに内径寸法補正値−ｋａを加算してデータ補正する。そして補正された工具データに基づき、制御手段４０の制御下で、図９（ｂ）に示すように後続の製品ワークＷ_Pの中ぐり加工を実施する。
【００４３】
本発明に係るＮＣ旋盤は、上記した構成に限定されるものではなく、例えば図１０及び図１１に示すように、第２（背面）主軸１０６に把持したワーク（測定用ワークＷ_D及び製品ワークＷ_P）に対しても、同様に外径測定及び内径補正を行うことができる。この場合、図示のように測定器２０は、その一対の測定爪２２が第２主軸１０６に接近する方向に傾斜した姿勢で取付装置２４により支持される。この姿勢で、図８に示す手順と同様に、櫛歯形刃物台１０８、タレット形刃物台１１０及び取付装置２４の摺動機構（図示せず）がＮＣ動作して、測定器２０の測定爪２２が、第２主軸１０６に支持された測定用ワークＷ_D及びタレット形刃物台１１０上の基準ゲージ１０に選択的に接近し、測定用ワークＷ_Dの外径Ｄ及び基準ゲージ１０の基準外形寸法ｄを測定する。
【００４４】
さらに、刃先を第２主軸１０６側に向けてタレット形刃物台１１０に装着された中ぐり加工用工具５０が、図９に示す手順と同様にして、測定用ワークＷ_Dの外丸削り加工及び製品ワークＷ_Pの中ぐり加工を実施する。なお、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び図９（ａ）、（ｂ）に対応する各構成部材の動作を示すものであり、個々の説明を省略する。
【００４５】
このように本発明のＮＣ旋盤によれば、第１主軸１０４及び第２主軸１０６のいずれの側での中ぐり加工に際しても、工具磨耗や機械構成要素の熱変位による工具刃先位置の変動を自動的に計測かつ補正し、当該工具により中ぐり加工された製品の内径寸法精度を高水準に維持することが可能となる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の内径加工寸法補正方法によれば、中ぐり加工されたワークのあらゆる寸法及び形状を有する内径部分の寸法誤差を、ＮＣ旋盤上で自動的に測定し、かつ修正することができる。また、ワークの内径を直接測定せずにワークの外径を測定して、その外径の寸法変化量によって、中ぐり加工用工具の工具データを補正する構成としたから、測定の妨げとなる切粉の排出が容易であり、測定前に特にエアブロー等の洗浄手段を用いなくても高精度な測定が可能となる。
【００４７】
測定用ワークを使用する場合は、外周面を旋削した後の測定用ワークの外径は製品形状の制約を受けることなく自由に設定できる。しかも、測定用のワークの設定外径を変更しない限り、製品としての外形及び外寸が異なるワークに対し内径加工寸法を補正する場合にも、測定器の再調整は不要となる。また製品の内径が極小径の場合にも、測定圧力による変形の影響が無視できる大きさの測定器に対応する寸法に測定用ワークを外丸削り加工すれば、測定器による安定した測定が可能となる。また、外径の測定のみ可能な測定器を使用した場合にも、内径の寸法誤差を容易に補正することができるので、測定器の選択が自由になる。
【００４８】
さらに、本発明のＮＣ旋盤によれば、基準ゲージを使用して、補正を行う際の目標値及び実際値のいずれをも比較測定値としたので、温度変化による測定器の測定精度への影響を可及的に低減でき、しかもＮＣ制御下で、比較測定による高精度の測定に基づき、ワークの内径加工寸法を適正に自動補正できる。このような外径測定及び内径補正プロセスは、通常のＮＣ加工プロセスと共通の制御系及び駆動装置により実施できるので、装置構造を簡略化できるとともに、連続加工運転中の所定時期に自動的に実施できるので、旋盤加工システムの省人化及び省力化が高い信頼性の下に達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による内径加工寸法の補正方法の機能の概念を示すブロック図である。
【図２】本発明の補正方法を実施するために使用可能な測定器の一例を示す図で、（ａ）正面図、及び（ｂ）側面図、である。
【図３】同一工具を用いて加工を行ったときの内径寸法変化量と外径寸法変化量との関係を、異なる材料のワークに関して示す図である。
【図４】製品ワークの中ぐり加工のプログラム例を示す図である。
【図５】測定用ワークの外丸削り加工のプログラム例を示す図である。
【図６】ワーク加工プログラムの一連の処理動作の中で、測定用ワークの加工及び測定、補正値の演算、工具データへの補正値の加算等の、種々の処理を行う手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態によるＮＣ旋盤の、内径加工寸法補正方法を実施するための構成要素の部分を示す拡大斜視図である。
【図８】図７のＮＣ旋盤における外径測定プロセスを説明する図で、（ａ）基準ゲージの設置、（ｂ）測定器による基準ゲージの基準外形寸法の測定、及び（ｃ）測定器による測定用ワークの外径の測定、の各ステップを示す。
【図９】図７のＮＣ旋盤における加工プロセスを説明する図で、（ａ）測定用ワークの外丸削り加工、及び（ｂ）製品ワークの中ぐり加工、の各ステップを示す。
【図１０】変形例のＮＣ旋盤における外径測定プロセスを説明する図で、（ａ）基準ゲージの設置、（ｂ）測定器による基準ゲージの基準外形寸法の測定、及び（ｃ）測定器による測定用ワークの外径の測定、の各ステップを示す。
【図１１】変形例のＮＣ旋盤における加工プロセスを説明する図で、（ａ）測定用ワークの外丸削り加工、及び（ｂ）製品ワークの中ぐり加工、の各ステップを示す。
【図１２】本発明の実施形態によるＮＣ旋盤の基本構造を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１０…基準ゲージ
２０…測定器
３０…補正値演算手段
４０…制御手段
５０…中ぐり加工用工具
１００…ＮＣ旋盤
１０４…第１主軸
１０６…第２主軸
１０８…櫛歯形刃物台
１１０…タレット形刃物台
１１２…ガイドブッシュ
Ｗ_D…測定用ワーク
Ｗ_P…製品ワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for correcting a dimensional change of an inner diameter of a workpiece to be bored, and more particularly to a method for correcting an inner diameter machining dimension in an NC lathe. Furthermore, the present invention relates to an NC lathe capable of performing this correction method, and in particular, a first main spindle and a second main spindle arranged concentrically opposite each other, a turret type tool post arranged in the vicinity of the first and second main spindles, and The present invention relates to an NC lathe provided with a comb-shaped tool post.
[0002]
[Prior art]
In general, in a turning process, a workpiece to be machined (a workpiece; in this specification, an unmachined material, a half-finished product, and a finished product are all referred to as a workpiece) is the dimension after machining, and the tool wear or machine tool Due to factors such as thermal displacement of various components of the above, changes with time (deviation from the target value) occur. Therefore, in order to maintain the product dimensions appropriately, the dimensions of the work required measurement points (locations where dimensional accuracy is required) are directly measured by a measuring device such as a touch sensor, and an appropriate correction amount is obtained. A machining dimension correction method for adding this correction amount to tool data is generally performed.
[0003]
As a method for correcting the outer diameter machining dimension, for example, Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-130156 discloses an NC lathe having a turret type tool post, in which a touch sensor is installed on the turret type tool post, and the turret type tool post is NC-operated. Thus, a method for directly measuring the outer diameter of the workpiece is disclosed. Japanese Patent Laid-Open No. 9-38844 discloses a NC lathe having a comb-shaped tool post, a measuring instrument is installed on the comb-tooth tool post, and the outer diameter of the processed workpiece is measured and a comparative gauge is measured. Disclosed is a method for automatically correcting outer diameter machining data in accordance with a change in the difference between both measured values.
[0004]
On the other hand, when correcting the inner diameter machining dimension, for example, a method of obtaining the correction amount by directly measuring the inner diameter of the workpiece manually using, for example, a micrometer or the like is generally used. Alternatively, it is not impossible to measure the inner diameter of a workpiece using a touch sensor as disclosed in JP-A-62-130156, although there are various restrictions.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In measuring the inner diameter of a workpiece, the desired measurement location can be accurately measured due to dimensional constraints such as the extremely small holes required for measurement and the inner diameter shape such as taper shape, constriction shape, and concave shape. It can be difficult. For example, when measuring the inner diameter of a very small hole, the measuring terminal of the measuring device must be small enough to allow access to the inner surface of the hole, but if the measuring terminal becomes smaller, the rigidity of the measuring terminal also decreases. Therefore, there is a concern that measurement at a sufficient measurement pressure becomes difficult and high measurement accuracy cannot be maintained. Therefore, there is a limit to downsizing the measurement terminal, and as a result, the measurable inner diameter dimension is limited.
[0006]
On the other hand, even if the inner diameter of the hole to be measured is larger than the measurement terminal of the general dimension, the inner diameter measurement position of the hole tends to be limited to the vicinity of the opening where the measurement terminal can be easily approached. If there is a part requiring dimensional accuracy in the inner part of this, it is difficult to directly measure the part. In measuring the inner diameter, the measurement result is often affected by the presence of chips that are not discharged. Such a problem becomes particularly remarkable in the case of a hole having a complicated shape. As described above, the inner diameter measurement has a problem that not only the measurement position is limited, but also the influence of the error of the measurement position is more easily affected than the outer diameter measurement.
[0007]
When measuring both the inner diameter and the outer diameter of the workpiece, it is necessary to use a measuring instrument that can measure both the inner diameter and the outer diameter, or two measuring instruments dedicated to the inner diameter and the outer diameter. In addition, if there are multiple measurement points required for one workpiece and the target dimensions of the measurement points are different, there are multiple measurement devices that differ for each measurement point due to limitations on the measurable size range of one measurement device. May need to be used.
[0008]
Thus, it is difficult to measure the inner diameter of the workpiece as compared to the outer diameter measurement, and the inner diameter of the desired portion of the hole of the workpiece bored to any size and shape can be measured with one measuring instrument. Therefore, it is very difficult to measure with an accuracy of μm and correct the inner diameter machining dimension appropriately.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method capable of appropriately correcting an error in an inner diameter machining dimension of a desired part of a workpiece, that is, a deviation from a target value, based on simple and accurate measurement using a single measuring instrument in an NC lathe. Is to provide.
Another object of the present invention is to provide an NC lathe capable of performing such a correction method and capable of automatically automatically correcting the inner diameter machining dimension of a workpiece under NC control.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is a method for correcting an inner diameter machining dimension in an NC lathe, wherein the outer peripheral surface of a workpiece is turned using a boring tool and the outer peripheral surface is turned. Inner diameter machining characterized by having each step to measure and calculate the dimensional change amount of the outer diameter after turning, and to correct the tool data of the boring tool by the calculated dimensional change amount of the outer diameter A dimension correction method is provided.
[0011]
In this method, the outer diameter of the workpiece is measured without directly measuring the inner diameter of the workpiece, and the tool data of the boring tool used for product processing is corrected based on the dimensional change amount of the outer diameter. Therefore, if a measuring instrument with a general size that can provide sufficient measurement accuracy is used for measuring the outer diameter, the target value of the inner diameter machining dimension at the desired location is not restricted by the shape and dimensions of the inner diameter part of the workpiece. It is possible to appropriately correct the deviation from. In addition, the workpiece outer shape can be turned to a simple shape with an outer diameter that fits the measurable size range of any measuring instrument, and the tool data of the boring tool can be obtained from the dimensional change of the outer diameter at this one location. Since it can correct | amend, even when there are several places of the different diameter which requires dimensional accuracy in an internal diameter part, the dimension correction | amendment of all the places can be performed based on the measurement by one measuring device.
[0012]
Furthermore, the present invention provides a correction method in which the step of turning the outer peripheral surface of the workpiece comprises the step of turning the outer peripheral surface of the workpiece for measurement using a boring tool in the above-described inner diameter machining dimension correction method. To do.
If a workpiece for measurement is used, the outer diameter after turning the outer peripheral surface can be freely set without being restricted by the product shape. Moreover, as long as the set outer diameter of the workpiece for measurement is not changed, readjustment of the measuring instrument is not necessary even when the inner diameter machining dimension is corrected for a workpiece having a different outer shape and outer dimension as a product.
[0013]
Further, according to the present invention, in the above-described inner diameter machining dimension correction method, the step of measuring and calculating the dimensional change amount of the outer diameter of the workpiece is performed by turning the reference outer dimension of the reference gauge having the reference outer dimension and the outer peripheral surface. A correction method comprising the steps of comparing and measuring the outer diameter of the workpiece and calculating a dimensional change amount of the outer diameter based on the comparative measurement value is provided.
If the reference gauge is used in this way, both the target value and the actual value at the time of correction become the comparative measurement value, so that the influence on the measurement accuracy of the measuring instrument due to the temperature change can be reduced as much as possible.
[0014]
The present invention further includes a first main shaft, a second main shaft disposed concentrically opposite the first main shaft, a turret tool post disposed in the vicinity of the first and second main shafts, and the vicinity of the first and second main shafts. In an NC lathe equipped with a comb-toothed tool post arranged on the machine, the amount of change in the inner diameter machining dimension of the workpiece by the boring tool mounted on at least one of the turret tool post and the comb-tooth tool post is automatically corrected. Therefore, a reference gauge installed on the turret tool post and having a reference outer dimension, and a reference outer dimension of the reference gauge installed on the comb tooth tool post and gripped by the first and second spindles. Between the outer diameter after turning of the workpiece whose outer peripheral surface is turned by a boring tool and the reference outer dimensions of the reference gauge measured by the measuring instrument. Calculate the difference from time to time and calculate The amount of change in the value of the difference was, correction means for correcting a tool data boring tool, to provide a NC lathe characterized by comprising the city.
[0015]
This NC lathe can automatically and appropriately correct the inner diameter machining dimension of a workpiece based on high-precision measurement by comparative measurement under NC control.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing the concept of the function of the inner diameter machining dimension correction method according to an embodiment of the present invention.
[0017]
As shown in the figure, first, as a preparation step, in P1, a workpiece to be a product (hereinafter referred to as a product workpiece) is subjected to boring with a boring tool to be subjected to correction of an inner diameter machining dimension. In addition, a state is set in which the inner diameter dimension of the measurement required point of the workpiece (location where dimensional accuracy is required) is within a predetermined tolerance, and the target tool data is adjusted to the state. This preparation step P1 is performed before the start of the continuous machining operation by the tool. Next, at P2, the measuring workpiece is subjected to outer rounding with the boring tool, and at P3, the outer diameter of the processed measuring workpiece is directly measured. FIG. 2 shows an example of a measuring instrument that can be used for this measurement.
[0018]
Subsequently, the process proceeds to a correction value calculation step for correcting the inner diameter machining dimension. First, at P4, it is determined whether or not the outer diameter measurement of P3 is the first time for the boring tool, and at the first time, the outer diameter measurement value is set to, for example, an NC macro variable or the like. Is stored in the data storage area as the initial value of the outer diameter. The initial value of the outer diameter dimension is within a predetermined tolerance by adjusting the tool data at P1. Next, at P6, the boring of the product workpiece is interrupted at a predetermined time (described later) in the continuous machining operation, and the second outer diameter measurement value obtained by performing the operations of P2 and P3 again is stored. The difference from the outer diameter initial value, that is, the dimensional change amount a is obtained.
[0019]
Here, when the outer diameter of the workpiece that has been externally rounded by the boring tool changes by a certain amount a compared to the initial value of the dimension that falls within a predetermined tolerance, When performing boring of a workpiece using the same boring tool, the estimated dimensional change amount of the inner diameter is −ka. That is, when the outer diameter increases, the inner diameter decreases. Note that k (k> 0) is a variable that varies depending on the machining conditions. When the cutting speed, the cutting feed speed, the cutting conditions, and the like are the same in the inner diameter machining and the outer diameter machining, k = 1.
[0020]
Based on this principle, at P7, the dimensional change amount a of the outer diameter of the measurement workpiece is changed to the predicted dimensional change amount -ka of the inner diameter of the product workpiece bored by the same boring tool. Convert to the inside diameter dimension correction value. Subsequently, at P8, the inner diameter dimension correction value -ka is added to the tool data of the boring tool to correct the data, and at P9, boring of the product workpiece is performed based on the corrected tool data. In this way, it is possible to automatically measure and correct tool edge position fluctuations due to tool wear and thermal displacement of machine components, and to maintain a high level of inner diameter dimensional accuracy of products bored by the tool. It becomes possible.
[0021]
FIG. 3 shows a relationship between an inner diameter dimensional change amount and an outer diameter dimensional change amount when machining is performed using the same tool. As an experiment, boring and outer rounding were performed under the same machining conditions while changing the cutting edge position of the boring tool for a work consisting of SUS303 and C3604, and the work corresponding to the amount of change in the cutting edge position The dimensional change amount of the inner diameter and the outer diameter was measured. As a result of approximating each measurement value by a linear function, it was confirmed that the workpieces of any material had a relationship of k = 1 as shown in the figure. Note that the variation in k value for k = 1 was within 10%.
[0022]
As described above, under the condition that k = 1, the outer diameter of the measuring workpiece that was externally rounded with the same boring tool as that for boring the product workpiece was measured as needed. The inner diameter dimension correction value is obtained by multiplying the dimensional change amount a of the outer diameter by -1. Further, by adding this inner diameter dimension correction value -a to the tool data such as tool wear and tool length, the tool edge position is properly corrected, and the inner diameter dimension of the subsequent workpiece to be bored has a predetermined tolerance. Will fit within.
[0023]
FIG. 4 shows an example of a boring process program for product workpieces. In block N1, a boring tool is selected. In block N2, the main shaft is rotated forward at the designated rotational speed. In block N3 and block N4, the tool correction number is designated, and the movement of the tool for boring the workpiece is designated. In block N5 and block N6, the movement of the tool for escaping the tool from the workpiece is specified.
[0024]
FIG. 5 shows an example of a program for external round machining of a workpiece for measurement. In block N1, a boring tool is selected. In block N2, the main shaft is reversed at the designated rotational speed. In block N3 and block N4, the tool correction number is designated, and the movement of the tool for performing external rounding on the workpiece for measurement using the boring tool is designated. In block N5 and block N6, the movement of the tool for escaping the tool from the workpiece is specified. In block N7, it is instructed to stop the rotation of the main shaft in order to measure the outer diameter.
[0025]
FIG. 6 shows, for example, machining and measurement of a workpiece for measurement, calculation of correction values, addition of correction values to tool data, etc. in a series of processing operations of a workpiece machining program by a control device such as an NC device of an NC lathe. It is a flowchart which shows the procedure of performing various processes. Hereinafter, the processing content of each step S1-S8 is demonstrated easily.
[S1] The measurement interval of the workpiece for measurement is specified by the processed number of product workpieces bored by the boring tool to be dimension corrected. If the processed number i of product workpieces is equal to the number N determined in advance as the prescribed number when performing the measurement, the measurement workpiece is gripped by the spindle and the process proceeds to step S2, otherwise the next product workpiece is moved to the spindle. To step S7.
[S2] Using the target boring tool, external rounding of the workpiece for measurement is performed. Commands the tool post and spindle movement.
[S3] The outer diameter of the workpiece for measurement that has been subjected to outer rounding is measured with a measuring instrument. Command the operation of the measuring instrument.
[S4] Collect or discard the measurement workpiece after measurement. Commands the tool post and spindle movement.
[S5] An inner diameter dimension correction value is calculated based on the measurement result by the measuring instrument.
[S6] The correction value of the inner diameter calculated in step S5 is added to the target tool data.
[S7] Boring of the workpiece is performed using the same boring tool. Commands the tool post and spindle movement.
[S8] It is determined whether or not the boring process for the product workpiece is to be finished. If the machining is to be continued, the process proceeds to step S1, and if the process is to be terminated, this flowchart is terminated.
The above steps S1, S2, S3, S4, S5 and S6 may be between S7 and S8, or may be included in S7.
[0026]
In the inner diameter machining dimension correction method described above, the outer round machining is performed on the measurement workpiece, which is different from the product workpiece that is bored by the boring tool, using the same boring tool. did. In this case, a part of the work made of a long bar material automatically supplied to the tool in a series of turning operations on the NC lathe can be used as the measurement work. In other words, if you set the automatic work to continuously process a large number of product workpieces from one bar with a predetermined length of one bar as a product workpiece, the desired part of that bar will be used as a workpiece for measurement. Execute the series of operations for performing the above-described inner diameter machining dimension correction method, and after correcting the tool data, cut and discard the part of the workpiece for measurement, and continue to the remaining bar. It is possible to carry out machining of product workpieces.
[0027]
Further, in the above-described method for correcting the inner diameter machining dimension, when correcting the absolute dimension obtained by directly measuring the outer diameter of the measuring workpiece that has been externally machined by the boring tool with a measuring instrument, Can be used as target values and actual values. Alternatively, a reference gauge having a reference outer dimension is prepared, and first the reference outer dimension of the reference gauge is measured, and then the outer diameter of the measurement workpiece that has been subjected to outer rounding is measured, and these measured reference outer dimensions are measured. It is also possible to calculate the difference between the outer diameter and the outer diameter as needed, and use the difference value, that is, the comparative measurement value, as a target value and an actual value when correction is performed. In this case, the change amount of the comparative measurement value is converted into the dimensional change amount of the inner diameter of the product workpiece to be bored by the same boring tool, and used as the inner diameter dimension correction value of the target tool data.
[0028]
When the reference gauge is used in this way, both the target value and actual value at the time of correction are comparative measurement values, so even when the measurement function of the measuring instrument is affected by environmental temperature changes, The influence on the measurement accuracy and consequently the correction accuracy is reduced as much as possible. Therefore, when using absolute dimensions, it is important to use a measuring instrument that is not easily affected by temperature changes.
[0029]
Next, a configuration of an NC lathe according to an embodiment of the present invention capable of implementing the above-described inner diameter machining dimension correction method will be described with reference to FIGS.
FIG. 12 schematically shows an NC lathe 100 having a conventionally known basic structure. The NC lathe 100 includes a machine base 102 and a horizontal Z on the machine base 102. ₁ A first main shaft 104 installed so as to be capable of reciprocating along an axis, and concentrically arranged on the machine base 102 facing the first main shaft 104; ₁ Axis and coaxial horizontal Z _Three A second (rear) main shaft 106 installed so as to be reciprocally movable along the shaft, and disposed in the vicinity of the tips of the first and second main shafts 104 and 106, Z on the machine base 102 ₁ Axis and Z _Three X orthogonal to axis and orthogonal to each other ₁ Axis and Y ₁ A comb-shaped tool rest 108 which is installed so as to be reciprocally movable along the shaft, and is disposed in the vicinity of the tips of the first and second main shafts 104 and 106 on the opposite side of the comb-tooth tool rest 108 with respect to the main shaft. Z on 102 ₁ Axis and Z _Three Z parallel to the axis ₂ Axis and Z ₂ X orthogonal to the axis ₂ And a turret-type tool rest 110 that is installed so as to be reciprocally movable along an axis. The turret tool post 110 is Z ₂ Indexing rotation is possible around the axis.
[0030]
A guide bush 112 that supports a work (not shown) gripped by the first main shaft 104 so as to be rotatable and slidable is stationaryly disposed on the machine base 102 at the tip position of the first main shaft 104. During the turning operation, the guide bush 112 supports the workpiece to be machined at a predetermined position and moves the workpiece to the Z position. ₁ Acts to guide along the axis. The comb-tooth tool post 108 and the turret tool post 110 hold a cutting tool and other tools and can easily approach the guide bush 112, and a desired tool processes a workpiece supported by the guide bush 112. The second main spindle 106 receives a work fed from the first main spindle 104 via the guide bush 112. Similarly, the comb-shaped tool rest 108 and the turret-shaped tool rest 110 can easily approach the tip position of the second spindle 106, and a desired tool processes the remaining part of the workpiece that has not been processed on the first spindle 104 side. In the NC lathe 100, the first and second spindles 104 and 106 and the comb-tooth and turret-type tool posts 108 and 110 operate in multiple axes under the control of an NC controller (not shown) to automatically process the workpiece into a desired shape. To do.
[0031]
The NC lathe 100 is preferably provided with a bar supply device (not shown) called a bar feeder, and a workpiece made of a long bar is comb-toothed tool post from the first main shaft 104 via the guide bush 112. 108 and a predetermined turning work position close to the turret type tool post 110 are automatically and intermittently supplied. According to such a configuration, it is possible to set an automatic operation in which a predetermined length portion of one bar is set as a product workpiece and a large number of product workpieces are continuously processed from one automatically supplied bar.
[0032]
FIG. 7 schematically shows main components for carrying out the inner diameter machining dimension correction method according to the above-described embodiment of the present invention in the NC lathe 100 of FIG. These constituent members are installed on the turret tool post 110 of the NC lathe 100 and are installed on the reference gauge 10 having the reference outer dimension d and the comb-shaped tool rest 108. And a measuring instrument 20 capable of measuring the outer diameter D of the work W supported by the guide bush 112 on the main shaft side.
[0033]
The reference gauge 10 is mounted by a dedicated jig 12 at a desired tool mounting position of the turret tool post 110 so as not to interfere with other tools (not shown). Preferably, the reference gauge 10 is a cylindrical member whose outer diameter constitutes the reference outer dimension d, and is made of a material having a thermal expansion coefficient close to the thermal expansion coefficient of the workpiece, preferably made of a corrosion-resistant hard material. . In this case, the axis of the reference gauge 10 is preferably disposed substantially parallel to the axis A of the workpiece W supported by the guide bush 112. Alternatively, various shapes such as a polygonal column shape and a hollow shape can be adopted for the reference gauge 10 on the condition that the measurement device 20 has a reference outer dimension d that can be measured. The reference external dimension d of the reference gauge 10 is a measurement work W, which will be described later, with a target value and an actual value when the machining dimension correction is performed. _D (Figure 9 (a)) for the purpose of defining by comparison with the outer diameter D, product work W _P An arbitrary value can be taken regardless of the size and shape of (FIG. 9B).
[0034]
As clearly shown in FIG. 2, the measuring device 20 has a pair of measuring claws 22, and measures the size of the sandwiched portion by sandwiching a measurement object between the two measuring claws 22. The structure of the measuring device 20 is known per se and will not be described in detail. Also, any type of measuring instrument that meets the objectives of the present invention can be used.
[0035]
As shown in FIG. 7, the measuring instrument 20 is slidably mounted on the comb-shaped tool rest 108 by a dedicated mounting device 24 so as not to interfere with other tools 26. In the illustrated embodiment, the measuring instrument 20 is supported by the attachment device 24 in a posture in which the pair of measuring claws 22 are inclined in a direction approaching the guide bush 112. In this posture, the nail 22 of the measuring instrument 20 is supported by the guide bush 112 by the NC operation of the sliding mechanism (not shown) of the comb tooth tool post 108, the turret tool post 110, and the mounting device 24. The workpiece W and the reference gauge 10 on the turret tool post 110 are selectively approached, and the outer diameter D of the workpiece W and the reference outer dimension d of the reference gauge 10 are measured. Although not shown, the measuring instrument 20 can also measure the outer diameter of the workpiece gripped by the second spindle 106 in the posture shown in FIG.
[0036]
The NC lathe 100 according to the embodiment of the present invention further measures the outer diameter of the workpiece that has been externally rounded using the boring tool as described above with reference to FIG. A correction value calculation means 30 (corresponding to blocks P4 to P7 in FIG. 1) for converting the amount of change into a correction value of numerical data of the boring process with the same boring tool, and a reference gauge by the measuring instrument 20 10 and control means 40 for controlling the boring operation of the workpiece by the boring tool based on the numerical data corrected by the correction value calculated by the correction value calculating means 30 (FIG. 1). Equivalent to block P9). The correction value calculation means 30 and the control means 40 constitute the correction means of the invention described in claim 4 of the present application, and are incorporated in the calculation control section and servo motor control section of the NC device (not shown) of the NC lathe 100, respectively. Can do.
[0037]
Product work W that performs boring _P W for measurement different from _D As described above, it is advantageous to measure the outer diameter change amount by performing an outer rounding process. In particular, the NC lathe 100 is provided with the above-described bar feeder, so that a large number of product workpieces W for a long bar that is automatically supplied. _P During the continuous machining operation, the desired part of the bar is removed from the workpiece W for measurement. _D As described above, after performing a series of operations for performing the above-described inner diameter machining dimension correction method and correcting the tool data, the measurement workpiece W is corrected. _D Is cut off and discarded, and the product work W is continuously added to the remaining bar. _P Can be processed. In this case, preferably the workpiece W for measurement _D Is turned to an outer diameter D approximating the reference outer dimension d of the reference gauge 10 to enable comparative measurement by the measuring instrument 20. Alternatively, depending on the shape of the product, the outer peripheral surface of a part of the product work portion of the bar is turned to an outer diameter D approximating the reference outer dimension d of the reference gauge 10, and the outer diameter D is measured to measure the outer diameter D. It is also possible to adopt a configuration in which a product is obtained by performing a boring process on the product work part after performing the inner diameter machining dimension correction method, and then finishing the entire outer peripheral surface of the product work part.
[0038]
Hereinafter, with reference to FIG. 8 and FIG. 9, the product work W by the correction value calculation means 30 and the control means 40 is shown. _P The inner diameter machining dimension correction and boring process procedures (corresponding to steps P2 to P9 in FIG. 1 and steps S2 to S7 in FIG. 6) will be described in relation to the operation of each component. In this case, it is assumed that the preparation step P1 of FIG. 1 has been completed.
[0039]
First, in FIG. 9A, the boring tool 50 to be subjected to dimension correction is mounted on the turret tool post 110, and under the control of the control means 40, the measuring workpiece W that is a part of the bar material. _D The first spindle 104 (FIG. 12) that grips the workpiece is rotated in the direction opposite to the rotation direction during normal boring, and the turret tool post 110 is NC-operated to support the measurement workpiece supported by the guide bush 112. W _D Carry out external rounding. The target outer diameter at this time is the reference outer dimension d of the reference gauge 10. Next, in FIG. 8A, the turret tool post 110 is indexed and rotated, and the reference gauge 10 mounted on the turret tool post 110 is disposed at a position that can face the measuring instrument 20, and FIG. Then, the turret type tool post 110, the comb tooth tool post 108, and the measuring device 20 are NC-operated, and the reference external dimension d of the reference gauge 10 is measured by the measuring device 20. At this time, as shown in FIG. _D Is temporarily pulled into the guide bush 112, and the workpiece W for measurement is _D It is preferable to avoid a collision between the reference gauge 10 and the reference gauge 10.
[0040]
Next, in FIG. 8C, the turret-type tool post 110 and the first spindle 104 are operated by NC so that the reference gauge 10 is moved away and the measuring workpiece W is moved away. _D Is protruded from the guide bush 112, and the measuring workpiece W is measured by the measuring instrument 20. _D Measure the external shape D after turning. Workpiece W for measurement after measurement _D Is recovered by cutting or discarding with a desired tool. When this outer shape measurement is performed for the first time, the correction value calculation means 30 (FIG. 1) uses the measuring workpiece W that has been rounded to the tolerance by the boring tool 50. _D The difference between the outer diameter D measured by the measuring instrument 20 and the reference outer dimension d of the reference gauge 10 measured by the measuring instrument 20 is obtained, and the value of this difference is stored as an initial value of the outer diameter comparison dimension.
[0041]
Thereafter, as shown in FIG. 9 (b), the turret-type tool post 110 is indexed and rotated to measure the workpiece W for measurement. _D The same boring machining tool 50 as that obtained by machining the outer round is disposed opposite to the guide bush 112, and the product workpiece W, which is a subsequent portion of the same bar, is provided. _P The first spindle 104 (FIG. 12) that grips the workpiece is rotated in the direction of rotation during normal boring, and the turret tool post 110 is NC-operated so that the product work W supported by the guide bush 112 is obtained. _P Implement boring. This boring process is performed by NC control with many product workpieces W of the same bar material. _P It is performed continuously.
[0042]
The product work W is then processed at the predetermined time in the continuous machining operation. _P Discontinue boring and measure workpiece W _D 9 (a) and 8 (a) to 8 (c) are performed again to obtain the second outer diameter comparative measurement value. Accordingly, the correction value calculation means 30 obtains a difference between the stored outer diameter comparison dimension initial value and the second outer diameter comparison measurement value, that is, a dimensional change amount a (FIG. 1), and further measures the measurement workpiece W. _D The workpiece workpiece W that is bored by the same boring tool 50 with the dimensional change amount a of the outer diameter D of _P The inner diameter dimension correction value is converted into the predicted dimensional change amount -ka of the inner diameter, and the inner diameter dimension correction value is added to the tool data of the boring tool 50. Then, based on the corrected tool data, under the control of the control means 40, as shown in FIG. _P Implement boring.
[0043]
The NC lathe according to the present invention is not limited to the above-described configuration. For example, as shown in FIGS. 10 and 11, a workpiece (measurement workpiece W) gripped by the second (rear) main shaft 106 is used. _D And product work W _P ) Can be similarly measured for outer diameter measurement and inner diameter correction. In this case, as shown in the figure, the measuring instrument 20 is supported by the attachment device 24 in a posture in which the pair of measuring claws 22 are inclined in a direction approaching the second main shaft 106. In this posture, similarly to the procedure shown in FIG. 8, the sliding mechanism (not shown) of the comb-shaped tool rest 108, the turret tool rest 110 and the mounting device 24 performs NC operation, and the measuring claw 22 of the measuring instrument 20. Is a workpiece W for measurement supported by the second spindle 106 _D And selectively approaching the reference gauge 10 on the turret-type tool post 110 to measure the workpiece W _D The outer diameter D and the reference outer dimension d of the reference gauge 10 are measured.
[0044]
Further, the boring tool 50 mounted on the turret tool post 110 with the cutting edge facing the second main spindle 106 is measured in the same manner as the procedure shown in FIG. _D Outer round machining and product work W _P Implement boring. 10 (a), (b), (c) and FIGS. 11 (a), (b) are respectively shown in FIGS. 8 (a), (b), (c) and FIGS. 9 (a), (b). ) Shows the operation of each constituent member corresponding to (1), and the description thereof is omitted.
[0045]
As described above, according to the NC lathe of the present invention, in the boring process on either side of the first main spindle 104 and the second main spindle 106, the variation of the tool edge position due to the tool wear or the thermal displacement of the machine components is automatically performed. Therefore, it is possible to maintain a high level of inner diameter dimensional accuracy of a product that is measured and corrected automatically and bored by the tool.
[0046]
【The invention's effect】
As is clear from the above explanation, according to the inner diameter machining dimension correction method of the present invention, the dimensional error of the inner diameter portion having all dimensions and shapes of the boring workpiece is automatically measured on the NC lathe. And can be modified. In addition, the configuration is such that the outer diameter of the workpiece is measured without directly measuring the inner diameter of the workpiece, and the tool data of the boring tool is corrected based on the dimensional change of the outer diameter, which hinders measurement. Chips can be easily discharged, and high-precision measurement is possible without using cleaning means such as air blow before measurement.
[0047]
When using a workpiece for measurement, the outer diameter of the workpiece for measurement after turning the outer peripheral surface can be freely set without being restricted by the product shape. Moreover, as long as the set outer diameter of the workpiece for measurement is not changed, readjustment of the measuring instrument is not necessary even when the inner diameter machining dimension is corrected for a workpiece having a different outer shape and outer dimension as a product. In addition, even when the inner diameter of the product is extremely small, stable measurement by the measuring instrument is possible if the workpiece for measurement is machined to the dimensions corresponding to a measuring instrument with a size that can ignore the effect of deformation due to the measuring pressure. Become. Even when a measuring instrument capable of measuring only the outer diameter is used, the dimensional error of the inner diameter can be easily corrected, so that the measuring instrument can be freely selected.
[0048]
Further, according to the NC lathe of the present invention, since both the target value and the actual value at the time of correction are set as the comparative measurement values using the reference gauge, the influence on the measurement accuracy of the measuring instrument due to the temperature change. Can be reduced as much as possible, and the inner diameter machining dimension of the workpiece can be automatically and automatically corrected based on highly accurate measurement by comparative measurement under NC control. This outer diameter measurement and inner diameter correction process can be performed by the same control system and drive unit as the normal NC machining process, so that the structure of the device can be simplified and automatically performed at a predetermined time during continuous machining operation. Therefore, labor saving and labor saving of the lathe processing system can be achieved with high reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a function concept of a method for correcting an inner diameter machining dimension according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing an example of a measuring instrument that can be used to carry out the correction method of the present invention, and FIG. 2A is a front view, and FIG. 2B is a side view.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an inner diameter dimensional change amount and an outer diameter dimensional change amount when machining is performed using the same tool, with respect to workpieces of different materials.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a program for boring a product workpiece;
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a program for outer round machining of a workpiece for measurement.
FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for performing various processes such as machining and measurement of a workpiece for measurement, calculation of correction values, addition of correction values to tool data, etc. in a series of processing operations of the workpiece machining program. is there.
FIG. 7 is an enlarged perspective view showing components of the NC lathe according to the embodiment of the present invention for implementing the inner diameter machining size correction method.
8 is a diagram for explaining an outer diameter measurement process in the NC lathe of FIG. 7, (a) installation of a reference gauge, (b) measurement of a reference outer dimension of the reference gauge by a measuring instrument, and (c) by a measuring instrument. Each step of measuring the outer diameter of the workpiece for measurement is shown.
FIG. 9 is a diagram for explaining a machining process in the NC lathe of FIG. 7, showing each step of (a) outer round machining of a measurement workpiece and (b) boring of a product workpiece.
FIGS. 10A and 10B are diagrams for explaining an outer diameter measuring process in a NC lathe according to a modification, wherein (a) setting of a reference gauge, (b) measuring a reference outer dimension of the reference gauge by a measuring instrument, and (c) by a measuring instrument. Each step of measuring the outer diameter of the workpiece for measurement is shown.
FIG. 11 is a diagram for explaining a machining process in a NC lathe according to a modification, and shows each step of (a) outer round machining of a measurement workpiece and (b) boring of a product workpiece.
FIG. 12 is a schematic perspective view showing a basic structure of an NC lathe according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... Standard gauge
20 ... Measuring instrument
30: Correction value calculation means
40: Control means
50 ... Boring tool
100 ... NC lathe
104 ... 1st spindle
106 ... second spindle
108 ... Comb turret
110 ... Turret type tool post
112 ... Guide bush
W _D ... Measurement workpiece
W _P ... Product work

Claims

A method for correcting an inner diameter machining dimension in an NC lathe,
Turn the outer peripheral surface of the workpiece using a boring tool,
Measure and calculate the dimensional change amount of the outer diameter of the work whose outer peripheral surface has been turned, after turning,
The tool data of the boring tool is corrected by the calculated dimensional change amount of the outer diameter.
A method for correcting an inner diameter machining dimension, comprising each step.

The method for correcting an inner diameter machining dimension according to claim 1, wherein in the step of turning the outer peripheral surface of the workpiece, the outer peripheral surface of the workpiece for measurement is turned using the boring tool.

In the step of measuring and calculating the dimensional change amount of the outer diameter of the workpiece, the reference outer dimension of the reference gauge having the reference outer dimension is compared with the outer diameter of the workpiece whose outer peripheral surface is turned, The method for correcting an inner diameter machining dimension according to claim 1, wherein a dimensional change amount of the outer diameter is calculated based on a comparative measurement value.

A first main shaft, a second main shaft disposed concentrically opposite the first main shaft, a turret tool post disposed in the vicinity of the first and second main shafts, and disposed in the vicinity of the first and second main shafts NC lathe equipped with a comb-shaped tool post,
In order to automatically correct the amount of change in the inner diameter machining dimension of the workpiece by the boring tool mounted on at least one of the turret tool post and the comb tooth tool post,
A reference gauge installed on the turret-type tool post and having a reference outer dimension;
A measuring instrument installed on the comb-shaped tool post and capable of measuring the reference outer dimensions of the reference gauge and the outer diameter of the work gripped by the first and second spindles;
The difference between the outer diameter after turning of the workpiece whose outer peripheral surface is turned by the boring tool and the reference outer dimension of the reference gauge measured by the measuring instrument is measured as needed. Correction means for calculating and correcting the tool data of the boring tool by the amount of change in the calculated difference value;
NC lathe characterized by the above.