JP4509348B2

JP4509348B2 - Tool position correcting method and control device in numerically controlled lathe

Info

Publication number: JP4509348B2
Application number: JP2000314091A
Authority: JP
Inventors: 正藤縄; 俊雄石村
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2000-10-13
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2020-10-13
Also published as: JP2002120127A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数値制御旋盤における工具位置補正方法に関する。さらに本発明は、工具位置補正方法を数値制御旋盤で実施するための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、数値制御旋盤（以下、ＮＣ旋盤と称する）に代表される自動旋盤（すなわち自動加工可能な旋盤）の分野では、棒状の被加工素材（以下、棒材と称する）から一層複雑な形状の工作物を加工できるようにするために、回転工具を含む多種類の工具を刃物台に装備して、旋削加工に加え、フライス加工等の多様な自動加工を実施可能とする複合機械化が進められている。さらに、加工時間の短縮を図るべく、１つの旋盤機台に、それぞれが互いに異なる制御軸に沿って動作可能な少なくとも１つの主軸及び少なくとも１つの刃物台を集約的に搭載し、同一棒材に対する異種（例えば外径削りと中ぐり）同時加工や、異なる棒材に対する同時加工を実施できるようにした多機能型のＮＣ旋盤が、種々提案されている。
【０００３】
この種のＮＣ旋盤では、高精度の自動加工を実現するために、主軸や刃物台を旋盤機台上の所与の制御軸に沿って送り動作させる駆動機構に、高精度の案内／位置決め機能を付与することが要求されている。駆動機構における案内精度や位置決め精度は、駆動源（例えばＡＣサーボモータ）の動作精度だけでなく、案内部材（例えばスライドガイド）や送りねじ装置（例えばボールねじ）等の構成部品の寸法精度、組立精度、剛性等の機械構造的精度に依存する。
【０００４】
ここで、従来のＮＣ旋盤において、刃物台が、棒材を把持する主軸の回転軸線に平行な制御軸（一般にＺ軸と称する）と、この制御軸に直交する１つ又は２つの制御軸（一般にＸ軸又はＹ軸と称する）とに沿って移動する構成は知られている。この構成では、刃物台に装着された工具は、刃物台をＺ軸に沿って様々な位置に移動させることによって、その刃先を加工対象棒材の長手方向所望部位に接触させるので、加工完成品が長尺になるほど、刃物台のＺ軸駆動機構の案内／位置決め精度が加工精度に及ぼす影響は増大する。例えば、Ｚ軸駆動機構の案内／位置決め精度の不足によって、刃物台の実際のＺ軸案内方向が主軸回転軸線に平行な正規の（理論上の）Ｚ軸に対し僅かでも傾斜している場合には、最初に工具を座標系原点位置で正確に位置合わせしたとしても、刃物台がＺ軸方向へ移動するに伴って、工具の刃先の経路は、Ｚ軸に平行な正規の経路からＺ軸に直交する方向へ次第に大きくずれてしまう傾向がある。したがって、特にＺ軸移動可能な刃物台に対しては、Ｚ軸駆動機構の動作精度及び機械構造的精度を可及的に向上させることが必要となっている。
【０００５】
他方、従来のＮＣ旋盤において、旋盤外部から供給された棒材を把持して回転する主要な（又は正面側の）第１主軸と、第１主軸の回転軸線に平行な回転軸線を有して第１主軸の軸線方向前方に同軸状に対向配置でき、第１主軸から受け渡された一部加工済みの棒材を把持して回転する補助的な（又は背面側の）第２主軸と、両主軸の回転軸線に平行な制御軸（Ｚ軸）及びＺ軸に直交する制御軸（Ｘ軸）を有する直交座標系内で移動可能なタレット刃物台とを備えた構成が知られている。この構成では、タレット刃物台は、所望の周方向割出角度位置にある工具保持部に一対の工具を互いに逆向きかつ同軸状に方向付けして保持でき、それら一対の工具によって、第１及び第２主軸のそれぞれに把持された棒材を順次に加工できるだけでなく、タレット刃物台自体の送り動作に同期重畳して両主軸を送り動作させることにより、両主軸に把持された棒材の同時加工も実施できるようになっている。
【０００６】
このような構成を有するＮＣ旋盤においては、タレット刃物台上の所望の工具保持部で互いに逆向きに方向付けした一対の工具が、工具保持部への組付け誤差等により、互いに正確には同軸配置されておらず、その結果、各工具を加工プログラムに従って移動させたときの指定位置に対する実際位置の誤差が互いに異なる量となる場合がある。このような場合に、それら一対の工具によって、同軸状に対向配置した第１及び第２主軸のそれぞれに把持した棒材を同時加工しようとすると、両工具はタレット刃物台の同一の送り動作に伴って移動するので、それら工具による加工精度に差が生じることになる。したがって上記構成では、異なる棒材に対する同時加工時の加工精度を共に高水準に維持すべく、互いに逆向きに方向付けした一対の工具を工具保持部上で互いに可及的正確に同軸配置することが要求されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
Ｚ軸移動可能な刃物台を有する上記した従来のＮＣ旋盤では、Ｚ軸駆動機構の案内／位置決め精度を一層向上させる以外に、高精度の自動加工を実現するための有効な対策が無かった。しかし、Ｚ軸駆動機構の動作精度及び機械構造的精度を向上させることは自ずと限界があり、したがってμｍオーダの精密加工で許容し得る水準までＺ軸送り動作の誤差を低減することは困難であった。そこで、ＮＣ旋盤に組み込まれたＮＣ装置において、プログラム上で指定された工具の位置座標を、加工動作制御の開始前に適宜自動補正する工具位置補正方法を補助的に実施することが有効であると考えられる。しかし、従来公知の工具位置補正方法は、例えば加工対象棒材の中心軸線を基準として特定位置にある刃物台上の工具の刃先位置を自動補正する等の、工具自体の寸法誤差や組付け誤差に起因した刃先の位置ずれを補正する方法であって、刃物台駆動機構の送り動作の誤差に起因して生ずる刃物台装着工具の刃先の位置ずれを自動補正するために適用することは困難であった。
【０００８】
また、タレット刃物台上で互いに逆向きに方向付けした一対の工具を用いて、同軸状に対向配置した第１及び第２主軸のそれぞれに把持した棒材を同時加工できる上記した従来のＮＣ旋盤では、タレット刃物台の工具保持部への各工具の組付け精度を一層向上させる以外に、両棒材に対する高精度の同時加工を実現するための有効な対策が無かった。しかし、工具保持部への各工具の組付け精度を向上させることは自ずと限界があり、したがってμｍオーダの精密加工で許容し得る程度まで両工具の軸ずれを低減することは困難であった。そこで従来は、互いに逆向きに方向付けした一対の工具のうち、予め定めた一方の工具による加工精度だけを所望水準に維持できるように、その工具の位置を自動補正しつつタレット刃物台の送り動作を制御していた。しかしこのような対処法では、一対の棒材への同時加工工程で要求される加工精度の水準の変動に柔軟に対応することができず、常に最初に定めた側の工具による加工精度だけが所望水準に設定されてしまうという課題があった。
【００１０】
本発明の目的は、旋盤機台上で、互いに同軸状に対向配置可能な第１及び第２主軸と、互いに直交する複数の制御軸に沿って移動可能な刃物台とを有し、刃物台上の所望の工具保持部に互いに逆向きに方向付けして保持した一対の工具によって両主軸のそれぞれに把持した棒材を同時加工できるＮＣ旋盤における工具位置補正方法であって、一対の棒材への同時加工工程で要求される加工精度の水準の変動に柔軟に対応して、両工具による加工精度をそれぞれに所望の水準に設定するように、加工動作制御に際して各工具の位置を適宜自動補正できる工具位置補正方法を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、上記したような工具位置補正方法をＮＣ旋盤において実施するための制御装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに平行な回転軸線を有して同軸状に対向配置可能な第１主軸及び第２主軸と、該第１及び第２主軸の該回転軸線に平行な理論制御軸に沿って移動可能な刃物台とを有し、該刃物台上で該理論制御軸に沿って互いに逆向きに装着した一対の工具により、該第１及び第２主軸のそれぞれに把持された異なる棒材を同時加工できるように構成される数値制御旋盤で、該一対の工具による同時加工工程における該刃物台の移動位置を自動補正するための工具位置補正方法であって、同時加工に使用する前記一対の工具を加工時の姿勢で前記刃物台に固定的に装着し、前記刃物台に装着した前記一対の工具の各々に関して、加工プログラムで指定される工具位置に対する実際位置の誤差を求め、前記一対の工具に関して求めた前記誤差に対し、それら誤差を補正する程度を相対的に表す補正割合であって、前記異なる棒材のそれぞれに要求される加工精度に応じて変更可能な補正割合を設定し、前記補正割合に基づいて、前記誤差に対する最適補正量を算出し、該最適補正量に従って前記刃物台の移動位置を補正すること、を特徴とする工具位置補正方法を提供する。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の工具位置補正方法を実施するための制御装置であって、前記最適補正量を算出するための計算式を記憶するとともに、入力された前記加工プログラムで指定される前記一対の工具に関する工具移動位置を、該計算式から算出した該最適補正量に従って補正し、該補正した工具移動位置に基づいて前記刃物台の移動を制御することを特徴とする制御装置を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付す。
まず図１を参照して、本発明に係る工具位置補正方法を好都合に実施できる数値制御（ＮＣ）旋盤１０の全体構成を概説する。ＮＣ旋盤１０は、１つの旋盤機台１２に２個の主軸１４、１６及び２個の刃物台１８、２０を集約的に搭載し、バイト、ドリル等の旋削工具やフライス等の回転工具を含む種々の工具２２により、同一棒材に対する異種（例えば外径削りと中ぐり）同時加工や、異なる棒材に対する同時加工を実施できるようにした多機能構造を有するものである。
【００１８】
すなわちＮＣ旋盤１０は、旋盤機台１２と、旋盤機台１２上に設置され、回転軸線１４ａを有する第１主軸１４と、旋盤機台１２上に設置され、複数の工具２２を並列配置で保持できる第１刃物台１８と、旋盤機台１２上に設置され、互いに異なる刃先方向性を示す第１列及び第２列のそれぞれに複数の工具２２を並列配置で保持できる第２刃物台２０と、旋盤機台１２上に設置され、第１主軸１４の回転軸線１４ａに平行な回転軸線１６ａを有して、第１主軸１４に対向配置可能な第２主軸１６とを備える。
【００１９】
旋盤機台１２は、機台前面に傾斜案内面１２ａを有するいわゆるスラントベッド構造を有し、第１主軸１４、第２主軸１６、第１刃物台１８及び第２刃物台２０をそれぞれに独立して、傾斜案内面１２ａを基準とする３つの直交座標系において摺動可能に担持する。旋盤機台１２にはさらに、後述する制御（ＮＣ）装置２４を操作するための操作盤２６が搭載される。
【００２０】
第１主軸１４は、旋盤外部から供給された棒材を把持して回転する主要な（又は正面側の）主軸であり、図示しない軸受装置を介して第１主軸台２８に回転自在に内蔵される。第１主軸台２８は、旋盤機台１２の長手方向一端領域に設定された第１主軸搭載部３０に摺動自在に搭載される。第１主軸搭載部３０には、第１主軸台２８を、旋盤機台１２の傾斜案内面１２ａを基準とする直交３軸座標系において、傾斜案内面１２ａ及び第１主軸１４の回転軸線１４ａに平行な送り制御軸（Ｚ１軸と称する）に沿って直線移動させる第１主軸駆動機構３２（ＡＣサーボモータ、スライドガイド、ボールねじ等）が設置される。第１主軸台２８にはさらに、第１主軸１４を回転駆動する回転駆動源３４（図２）として、例えばビルトイン型ＡＣサーボモータが内蔵される。したがって第１主軸１４は、第１主軸駆動機構３２の作動により、それ自体の回転軸線１４ａに平行な送り制御軸（Ｚ１軸）に沿って、第１主軸台２８と共に直線往復動作できる。
【００２１】
旋盤機台１２の長手方向略中央には、第１主軸搭載部３０に隣接してコラム３６が立設される。コラム３６には、第１主軸台２８から軸線方向前方に離隔した所定位置に、第１主軸１４に把持された棒材を、その先端の被加工部位の近傍で支持する補助支持装置としてのガイドブッシュ３８が設置される。ガイドブッシュ３８は、第１主軸１４に対し同軸状に配置され、旋削加工中に棒材をその被加工部位に振れが生じないように心出し支持する。
【００２２】
第１刃物台１８は、旋盤機台１２上で第１刃物台搭載部として機能するコラム３６の前面に移動自在に搭載され、第１主軸１４の軸線方向前方に位置するガイドブッシュ３８の側方に退避して配置される。コラム３６には、第１刃物台１８を、旋盤機台１２の傾斜案内面１２ａを基準とする直交３軸座標系において、傾斜案内面１２ａ及び第１主軸１４の回転軸線１４ａ（すなわちＺ１軸）に直交する送り制御軸（Ｘ１軸と称する）と、Ｚ１軸及びＸ１軸の両者に直交する送り制御軸（Ｙ１軸と称する）とに沿って直線移動させる第１刃物台駆動機構４０（Ｘ１軸駆動用及びＹ１軸駆動用のそれぞれのＡＣサーボモータ、スライドガイド、ボールねじ等）が設置される。
【００２３】
第１刃物台１８は、複数の工具２２を並列配置で保持するいわゆるくし歯刃物台であり、バイト、ドリル等の旋削工具やフライス等の回転工具を、コラム３６の前面に平行な仮想平面に沿って、かつ第１主軸１４の回転軸線１４ａに対し放射状に位置決め可能な配置で装備できる。図示の例では、第１刃物台１８は、複数の工具２２をＹ１軸方向に並列配置して保持できる第１保持部４２と、第１保持部４２の近傍で、複数の工具２２をＸ１軸方向に並列配置して保持できる第２保持部４４とを有して構成される。
【００２４】
したがって、第１刃物台１８は、そのＹ１軸移動によって第１保持部４２から割出選択された所望の工具２２の刃先を、ＮＣ装置２４に入力された加工プログラムに従う第１刃物台１８自体のＸ１軸移動と前述した第１主軸１４のＺ１軸移動との協働により、補間動作させることができる。同様に第１刃物台１８は、そのＸ１軸移動によって第２保持部４４から割出選択された所望の工具２２の刃先を、ＮＣ装置２４に入力された加工プログラムに従う第１刃物台１８自体のＹ１軸移動と第１主軸１４のＺ１軸移動との協働により、補間動作させることができる。さらに第１刃物台１８は、第２保持部４４に装備した回転工具２２Ｒの刃先を、ＮＣ装置２４に入力された加工プログラムに従う第１刃物台１８自体のＸ１軸移動とＹ１軸移動との協働により、補間動作させることができる。このようにして、ＮＣ装置２４の制御下で、第１主軸１４に把持された棒材を、第１刃物台１８上の所望の工具２２により所望形状に加工することができる。
【００２５】
第２刃物台２０は、旋盤機台１２上でコラム３６を挟んで第１主軸搭載部３０の反対側に設定された第２刃物台搭載部４６に移動自在に搭載される。第２刃物台搭載部４６には、第２刃物台２０を、旋盤機台１２の傾斜案内面１２ａを基準とする直交２軸座標系において、傾斜案内面１２ａに平行でかつ第１主軸１４の回転軸線１４ａ（すなわちＺ１軸）に直交する送り制御軸（Ｘ２軸と称する）と、Ｚ１軸に平行な送り制御軸（Ｚ２軸と称する）とのそれぞれに沿って直線移動させる第２刃物台駆動機構４８（Ｘ２軸駆動用及びＺ２軸駆動用のそれぞれのＡＣサーボモータ、スライドガイド、ボールねじ等）が設置される。
【００２６】
第２刃物台２０は、複数の工具２２を、互いに異なる刃先方向性を示す第１列及び第２列にくし歯状に保持できるものであり、バイト、ドリル等の旋削工具やフライス等の回転工具を、旋盤機台１２の傾斜案内面１２ａに平行な仮想平面に沿って、かつ第１主軸１４の回転軸線１４ａに対し平行又は同軸状に位置決め可能な配置で装備できる。図示の例では、第２刃物台２０は、複数の工具２２を、第１刃物台１６を搭載するコラム３６に対向するように方向付けして、かつＸ２軸方向に並列配置して、第１列に保持できる第１保持部５０（図３）と、第１保持部５０の反対側で、複数の工具２２を、第１保持部５０に装着した複数の工具２２と同じ位置にそれぞれ逆向きかつ同軸状に方向付けして、第２列に保持できる第２保持部５２（図３）とを有して構成される。第２刃物台２０の第１保持部５０に装着される第１列の工具２２は、第１主軸１４に把持した棒材を加工するための刃先方向性を有する。また、第２刃物台２０の第２保持部５２に装着される第２列の工具２２は、第２主軸１６に把持した棒材を加工するための刃先方向性を有する。
【００２７】
したがって、第２刃物台２０は、それ自体のＸ２軸移動によって第１保持部５０から割出選択された所望の工具２２の刃先を、ＮＣ装置２４に入力された加工プログラムに従う第２刃物台２０自体のＸ２軸移動とＺ２軸移動との協働により、補間動作させることができ、また、ＮＣ装置２４に入力された加工プログラムに従い、第２刃物台２０自体のＺ２軸移動を第１主軸１４のＺ１軸移動に重畳させて動作させることができる。このようにして、第１主軸１４に把持された棒材を、第２刃物台２０上の第１列から選択された所望の工具２２により所望形状に加工することができる。
【００２８】
第２主軸１６は、旋盤機台１２上でコラム３６を挟んで第１主軸搭載部３０の反対側に、第２刃物台搭載部４６に隣接して設定された第２主軸搭載部５４に移動自在に搭載され、第１主軸１４の回転軸線１４ａに平行な回転軸線１６ａを有して、第１主軸１４すなわちガイドブッシュ３８の軸線方向前方に同軸状に対向可能に配置される。第２主軸１６は、第１主軸１４から受け渡された一部加工済みの棒材を把持して回転する補助的な（又は背面側の）主軸であり、図示しない軸受装置を介して第２主軸台５６に回転自在に内蔵される。
【００２９】
第２主軸搭載部５４には、第２主軸１６を、旋盤機台１２の傾斜案内面１２ａを基準とする直交２軸座標系において、第２刃物台２０の１つの送り制御軸であるＸ２軸に平行な送り制御軸（Ｘ３軸と称する）と、第１主軸１４の送り制御軸であるＺ１軸に平行な送り制御軸（Ｚ３軸と称する）とのそれぞれに沿って直線移動させる第２主軸駆動機構５８（Ｘ３軸駆動用及びＺ３軸駆動用のそれぞれのＡＣサーボモータ、スライドガイド、ボールねじ等）が設置される。また、第２主軸台５６にはさらに、第２主軸１６を回転駆動する回転駆動源６０（図２）として、例えばビルトイン型ＡＣサーボモータが内蔵される。したがって第２主軸１６は、第２主軸駆動機構５８の作動により、Ｘ３軸とＺ３軸とのそれぞれに沿って、第２主軸台５６と共に直線往復動作できる。
【００３０】
このように第２主軸１６は、第２刃物台２０の１つの送り制御軸であるＸ２軸に平行な送り制御軸（Ｘ３軸）に沿って直線移動できる。したがって、第２刃物台２０は、それ自体のＸ２軸移動と第２主軸１６のＸ３軸移動との少なくとも一方によって、第２保持部５２に装備した第２列の工具２２から所望の工具２２を割出選択できる。そして第２刃物台２０は、選択された所望の工具２２の刃先を、ＮＣ装置２４に入力された加工プログラムに従う第２主軸１６のＸ３軸移動とＺ３軸移動との協働により、相対的に補間動作させることができ、また、ＮＣ装置２４に入力された加工プログラムに従い、第２主軸１６のＺ３軸移動を第２刃物台２０自体のＺ２軸移動に重畳させて動作させることができるとともに、第２主軸１６のＸ３軸移動を第２刃物台２０自体のＸ２軸移動に重畳させて動作させることができる。このようにして、第２主軸１６に把持された棒材を、第２刃物台２０上の第２列から選択された所望の工具２２により所望形状に加工することができる。
【００３１】
ＮＣ旋盤１０は、ＮＣ装置２４の制御下で、上記構成を有する２台の刃物台１８、２０上で選択した最多で３個の工具２２を同時使用して、正面側及び背面側の両主軸１４、１６に把持した棒材をそれぞれに自動加工でき、特に、それら３個の工具２２の各々に指令される固有の補間動作を同時に遂行できるように構成される。
【００３２】
図２は、そのような多様な自動加工を遂行するためのＮＣ装置２４の構成を示す。ＮＣ装置２４は、入力部１００、表示部１０２、演算制御部１０４及びサーボ制御部１０６を備える。入力部１００は、操作盤２６に設置される数値キー付きのキーボード１０８（図１）を有し、第１及び第２主軸１４、１６並びに第１及び第２刃物台１８、２０のそれぞれの動作を制御するために必要なデータ（工具の選択、物品の形状寸法、主軸回転数、工具の送り速度等）を含む、各工具２２に関する加工プログラム（すなわちブロック列）が、入力部１００から入力される。表示部１０２は、操作盤２６に設置されるＣＲＴ（ブラウン管）やＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の表示画面１１０（図１）を有し、入力部１００で入力された加工プログラムを表示画面１１０に表示したり、対話方式として表示画面１１０上でシミュレーションしながらの自動プログラミングを可能にしたりする。
【００３３】
演算制御部１０４は、記憶部を構成するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１１２及びＲＯＭ（リードオンリーメモリ）１１４と、処理部を構成するＣＰＵ（中央処理装置）１１６とを有する。入力部１００で入力された各種データを含む複数の工具２２に関する複数の加工プログラムは、ＣＰＵ１１６の指示によりＲＡＭ１１２又はＲＯＭ１１４に格納される。また、ＲＯＭ１１４には、第１及び第２主軸１４、１６並びに第１及び第２刃物台１８、２０を駆動するための制御プログラムが予め格納されている。ＣＰＵ１１６は、ＲＡＭ１１２又はＲＯＭ１１４に記憶した加工プログラム及びＲＯＭ１１４に格納された制御プログラムに基づいて、サーボ制御部１０６に制御指令を出力する。
【００３４】
サーボ制御部１０６は、第１主軸移動制御部１１８、第１主軸回転制御部１２０、第１刃物台移動制御部１２２、第２刃物台移動制御部１２４、第２主軸移動制御部１２６及び第２主軸回転制御部１２８を備える。第１主軸移動制御部１１８は、ＣＰＵ１１６の指令に基づき、第１主軸駆動機構３２を作動して、第１主軸台２８と共に第１主軸１４をＺ１軸移動させる。第１主軸回転制御部１２０は、ＣＰＵ１１６の指令に基づき、回転駆動源３４を作動して、第１主軸１４を第１主軸台２８内で割出回転させる。なお、旋削加工に際しての第１主軸１４の高速回転は、回転数等のデータに基づき、図示しない別の制御回路を介して制御される。
【００３５】
第１刃物台移動制御部１２２は、ＣＰＵ１１６の指令に基づき、第１刃物台駆動機構４０を作動して、第１刃物台１８をＸ１軸移動又はＹ１軸移動させる。第２刃物台移動制御部１２４は、ＣＰＵ１１６の指令に基づき、第２刃物台駆動機構４８を作動して、第２刃物台２０をＺ２軸移動とＸ２軸移動とで補間動作させる。
【００３６】
第２主軸移動制御部１２６は、ＣＰＵ１１６の指令に基づき、第２主軸駆動機構５８を作動して、第２主軸１６をＺ３軸移動とＸ３軸移動とで補間動作させる。第２主軸回転制御部１２８は、ＣＰＵ１１６の指令に基づき、回転駆動源６０を作動して、第２主軸１６を第２主軸台５６内で割出回転させる。なお、旋削加工に際しての第２主軸１６の高速回転は、回転数等のデータに基づき、図示しない別の制御回路を介して制御される。
【００３７】
上記した制御系において、ＮＣ装置２４は、第１主軸駆動機構３２、第１刃物台駆動機構４０、第２刃物台駆動機構４８及び第２主軸駆動機構５８を、互いに関連付けて制御することにより、第１刃物台１８で選択される所望の工具２２による第１主軸１４に関連する（すなわち第１主軸１４に把持した棒材に対する）加工工程と、第２刃物台２０で第１列から選択される所望の工具２２による第１主軸１４に関連する加工工程と、第２刃物台２０で第２列から選択される所望の工具２２による第２主軸１６に関連する（すなわち第２主軸１６に把持した棒材に対する）加工工程とのうちの、少なくとも２つの加工工程を同時に実施できるように機能する。さらにＮＣ装置２４は、第１刃物台１８で選択される工具２２の前述した補間動作と、第２刃物台２０で第１列から選択される工具２２の前述した補間動作と、第２刃物台２０で第２列から選択される工具２２の前述した補間動作とを同時に遂行できるように、第１主軸駆動機構３２、第１刃物台駆動機構４０、第２刃物台駆動機構４８及び第２主軸駆動機構５８を適宜に重畳制御することができる。
【００３８】
上記したように、ＮＣ旋盤１０は、第１主軸１４の回転軸線１４ａに平行な送り制御軸（Ｚ２軸）とＺ２軸に直交する送り制御軸（Ｘ２軸）とに沿って移動する第２刃物台２０を備えている。この構成では、第２刃物台２０の第１保持部５０及び第２保持部５２のそれぞれに装着された工具２２は、第２刃物台２０をＺ２軸に沿って様々な位置に移動させることによって、第１主軸１４及び第２主軸１６のそれぞれに把持された異なる加工対象棒材の長手方向所望部位に刃先を接触させる。したがってこの構成では、加工完成品が長尺になるほど、第２刃物台駆動機構４８の特にＺ２軸方向駆動構造の案内／位置決め精度が加工精度に及ぼす影響は増大する。例えば図３に示すように、第２刃物台２０をＺ２軸方向へ移動させようとする際に、第２刃物台駆動機構４８（図１）の案内／位置決め精度の不足によって、第２刃物台２０の実際のＺ２軸案内方向すなわち移動軸α（図３（ｂ）に実線で示す）が、第１主軸回転軸線１４ａに平行な正規のＺ２軸すなわち理論制御軸β（図３（ｂ）に鎖線で示す）に対し僅かでも傾斜している場合には、最初に工具２２を座標系原点位置で正確に位置合わせしたとしても、第２刃物台２０がＺ２軸方向へ移動するに伴って、工具２２の刃先の経路は、Ｚ２軸に平行な正規の経路からＺ２軸に直交する方向へ次第に大きくずれてしまう傾向がある。
【００３９】
本発明に係る第１の工具位置補正方法は、このような第２刃物台駆動機構４８の送り動作に起因して生ずる刃物台装着工具２２の刃先の位置ずれを、第２刃物台駆動機構４８の動作精度や機械構造的精度を向上させるだけでは達成できないような、例えばμｍオーダの精密加工で許容し得る水準まで低減するために、好都合に適用できるものである。以下、図３を参照して、この工具位置補正方法の好適な実施形態を説明する。なお以下の説明では、理解を助けるために、第２刃物台２０の第１保持部５０に棒材端面穴あけ用の工具（例えばドリル）２２−１を装着した場合の工具位置補正手順を図示、説明するが、バイト等の他の旋削工具に対しても、同様の手順で工具位置補正が可能であることは理解されよう。
【００４０】
まず、図３（ａ）に示すように、加工に使用する工具２２−１を加工時の姿勢で第２刃物台２０の第１保持部５０に固定的に装着する。その状態で、第２刃物台２０をＮＣ装置２４（図２）の制御下で旋盤機台１２（図１）上の第１の位置Ｐ１に配置し、この第１の位置Ｐ１で、工具２２−１の刃先の第１座標Ｑ１（ｘ１，ｚ１）を、Ｘ２軸及びＺ２軸を有する直交座標系において求める。次いで、第２刃物台２０をＮＣ装置２４の制御下で、第１主軸回転軸線１４ａに平行な正規のＺ２軸方向すなわち理論制御軸β方向に第１の位置Ｐ１から旋盤機台１２上の第２の位置Ｐ２に移動し（図３（ｂ））、この第２の位置Ｐ２で、工具２２−１の刃先の第２座標Ｑ２（ｘ２，ｚ２）を、上記直交座標系において求める。これら第１及び第２座標Ｑ１、Ｑ２は、例えば旋盤機台１２に取り付けた計測器（図示せず）を用いて実測することにより求めることができる。このようにして求めた第１及び第２座標Ｑ１、Ｑ２は、ＮＣ装置２４のＲＡＭ１１２（図２）に直ちに格納される。
【００４１】
次に、ＮＣ装置２４のＣＰＵ１１６（図２）は、工具２２−１の刃先の第１座標Ｑ１（ｘ１，ｚ１）と第２座標Ｑ２（ｘ２，ｚ２）とから、第２刃物台２０が正規のＺ２軸（理論制御軸β）方向に移動する際の、Ｚ２軸に対する実際の移動軸αの変化率△ｘ／△ｚ＝（ｘ２−ｘ１）／（ｚ２−ｚ１）を求めるとともに、加工プログラムで指定される第２刃物台２０上の工具２２−１に関する工具移動位置（Ｘｐ，Ｚｐ）を補正するための補正量の計算式Ｘｃ＝（△ｘ／△ｚ）×Ｚｐを作成する。ここで、Ｚｐは、加工プログラムにおける工具移動位置のＺ２軸上の指定座標値であり、したがって補正量Ｘｃは、同工具移動位置のＸ２軸上の指定座標値Ｘｐに対する補正量、つまり第２刃物台２０上の工具２２−１のＸ２軸方向への位置ずれを相殺するための補正量となる。このようにして作成した補正量Ｘｃの計算式は、ＮＣ装置２４のＲＡＭ１１２に直ちに格納される。
【００４２】
その後、加工工程を実行する際に、ＮＣ装置２４のＣＰＵ１１６は、ＲＡＭ１１２に入力され記憶された加工プログラムで指定される第２刃物台２０上の工具２２−１に関する全ての工具移動位置（Ｘｐｎ，Ｚｐｎ）に対し、格納した計算式Ｘｃｎ＝（△ｘ／△ｚ）×Ｚｐｎを用いて補正量を算出し、それら工具移動位置を自動的に補正する。したがって自動補正された工具移動位置は、（Ｘｐｎ−Ｘｃｎ，Ｚｐｎ）となる。そして、これら自動補正された工具移動位置の指令に従って、第２刃物台移動制御部１２６（図２）が第２刃物台駆動機構４８を作動させると、第２刃物台２０は、第２刃物台駆動機構４８の動作精度や機械構造的精度の不足に起因して生ずる位置ずれを自動的に相殺しつつ移動して、工具２２−１を指定通りの位置に正確に位置決めする。その結果、第２刃物台２０の第１保持部５０に装着した工具２２−１により、棒材に所望の加工を高精度に実施することが可能になる。
【００４３】
このように、上記した工具位置補正方法によれば、第２刃物台２０がＸ２軸上のどの位置にあるときに加工工程が実施されるかを全く考慮せずに、加工プログラムの実行に先立ち、第２刃物台駆動機構４８のＺ２軸送り動作に起因して生ずる第２刃物台２０上の工具２２の刃先の位置ずれを予め測定してＮＣ装置２４に入力するだけで、そのような位置ずれを加工動作制御に際して適宜自動補正することができる。したがって、ＮＣ旋盤１０において、第２刃物台駆動機構４８の動作精度や機械構造的精度を向上させるだけでは達成できないような、例えばμｍオーダの精密加工で許容し得る水準の、第２刃物台２０上の工具２２による高精度の自動加工を実現することができる。
【００４４】
なお、上記した工具位置補正方法において、Ｚ２軸に対する第２刃物台２０の移動軸αの変化率△ｘ／△ｚを求めるための第２刃物台２０の第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２とは、第２刃物台駆動機構４８によるＺ２軸送りストロ−クの両端位置であることが、変化率△ｘ／△ｚの信頼性を高める観点で望ましい。また、３つ以上の複数の位置において工具２２−１の刃先の座標を求め、それらの座標から曲線近似により変化率を求めて２次や３次の計算式を作成することもできる。さらに、第２刃物台２０の前述した第１の位置Ｐ１は、工具２２−１の刃先を第１主軸回転軸線１４ａ上に配置する位置として図示されているが、これに限らず、計測器による計測が可能な範囲で他の位置を選択することもできる。
【００４５】
また、上記した工具位置補正方法によれば、第２刃物台２０の第１及び第２保持部５０、５２に装着した全ての工具２２に関し、補正量を算出するために作成した１つの上記計算式を用いて、加工プログラムで指定される全ての工具移動位置を自動補正することもできる。ただしこの場合、第１主軸１４の回転軸線１４ａと第２主軸１６の回転軸線１６ａとが互いに同軸に配置されている状態で、加工工程を実施することを前提とする。
【００４６】
さらに、上記した工具位置補正方法は、第２刃物台駆動機構４８のＸ２軸駆動構造の動作に起因して生ずる刃物台装着工具の刃先の位置ずれを補正するために適用することもできる。或いは、ＮＣ旋盤１０における第１刃物台駆動機構４０のＸ１軸駆動構造やＹ１軸駆動構造に対しても適用できる。
【００４７】
上記実施形態において、第２刃物台駆動機構４８の機械構造的精度の不足は、第２刃物台２０をＺ２軸方向へ移動させる際に、工具刃先の位置ずれをＸ２軸方向だけに生じるとは限らず、Ｘ２・Ｚ２平面から逸脱する方向へ三次元的な位置ずれを生じることも考えられる。このような場合には、上記した工具位置補正方法では、実際に生じる工具刃先の位置ずれのＸ２軸方向成分だけが補正されることになる。これに対し、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の直交３軸方向へ移動可能な構成を有する刃物台においては、上記した手順と同様にして、Ｙ軸方向への補正量Ｙｃを求めるための計算式も作成することができるので、補正量Ｘｃ及びＹｃを用いて、加工プログラムで指定される工具移動位置のＸ座標及びＹ座標を自動補正できる。その結果、工具刃先の三次元的な位置ずれも正確に補正することができる。
【００４８】
ところで、前述したように、ＮＣ旋盤１０の第２刃物台２０は、その第１及び第２保持部５０、５２に、少なくとも一対の工具２２をＺ２軸に沿って互いに逆向きかつ同軸状に方向付けして装着できる。そして第２刃物台２０は、それ自体の送り動作に同期して第１及び第２主軸１４、１６を適宜送り動作させることにより、互いに対応する位置で逆向きかつ同軸状に装着した一対の工具２２を用いて、第１及び第２主軸１４、１６のそれぞれに把持された異なる棒材の同時加工を実施できるようになっている。この構成では、第２刃物台２０上の対応位置で互いに逆向きに方向付けした一対の工具２２が、第１及び第２保持部５０、５２への組付け誤差等により、互いに正確には同軸配置されておらず、その結果、各工具２２を加工プログラムに従って移動させたときの指定位置に対する実際位置のＸ２軸方向への誤差が互いに異なる量となる場合がある。このような場合に、それら一対の工具２２によって、同軸状に対向配置した第１及び第２主軸１４、１６のそれぞれに把持した棒材を同時加工しようとすると、両工具２２は第２刃物台２０の同一の送り動作に伴って移動するので、それら工具２２による加工精度に差が生じることになる。
【００４９】
本発明に係る第２の工具位置補正方法は、第２刃物台２０上の対応位置で逆向きに保持された一対の工具２２同士が上記したＸ２軸方向への軸ずれを生じている場合に、両工具２２による加工精度をそれぞれに所望の水準に設定した状態で同時加工を実施できるようにするために、好都合に適用できるものである。以下、図４及び図５を参照して、この工具位置補正方法の好適な実施形態を説明する。なお以下の説明では、理解を助けるために、第２刃物台２０の第１及び第２保持部５０、５２に棒材端面穴あけ用の工具（例えばドリル）２２−１、２２−２を装着した場合の工具位置補正手順を図示、説明するが、バイト等の他の旋削工具に対しても、同様の手順で工具位置補正が可能であることは理解されよう。
【００５０】
まず、図４に示すように、第１及び第２主軸１４、１６を互いに同軸に対向配置してそれぞれに棒材Ｗ、Ｗ´を把持するとともに、加工に使用する工具２２−１、２２−２を加工時の姿勢で第２刃物台２０の第１及び第２保持部５０、５２にそれぞれ固定的に装着する。その状態で、第２刃物台２０をＮＣ装置２４（図２）の制御下で駆動して、例えば各工具２２−１、２２−２により棒材Ｗ、Ｗ´の軸線方向端面に試験的に穴あけ加工を施し、それにより、指定位置に対する実際位置のＸ２軸方向への誤差を各工具２２−１、２２−２のそれぞれに関し実測して求める。図５の例では、各棒材Ｗ、Ｗ´の軸線方向端面の中心に穴あけ加工を実施しようとする際の、各工具２２−１、２２−２が有する誤差γ₁、γ₂が拡大して示されている。なお、試験的穴あけ加工を実施する代わりに、各工具２２−１、２２−２を棒材Ｗ、Ｗ´の外周面に接触させる従来公知の三点接触法により、誤差γ₁、γ₂を求めることもできる。このようにして求めた誤差γ₁、γ₂は、ＮＣ装置２４のＲＡＭ１１２（図２）に直ちに格納される。
【００５１】
ここで、従来の工具位置補正方法を適用した場合には、同時加工工程を実行する際に、ＮＣ装置２４のＣＰＵ１１６は、ＲＡＭ１１２に記憶された誤差γ₁、γ₂のうち予め定めたいずれか一方のみを１００％相殺するように、加工プログラム上の工具指定位置のＸ２軸座標を補正して、第２刃物台２０を移動させることになる。これに対し、本発明に係る第２の工具位置補正方法は、オペレータが加工プログラムを作成する際に、ＮＣ装置２４のＲＡＭ１１２に、各工具２２−１、２２−２が有する誤差γ₁、γ₂に対する相対的補正程度を示す補正割合を、自由に設定して入力できるように構成される。つまり本発明によれば、一連の加工プログラム中で、１つの同時加工工程では第１主軸１４に把持された棒材Ｗに対してのみ高い加工精度が要求され、他の同時加工工程では両主軸１４、１６に把持された棒材Ｗ、Ｗ´に対し同程度の加工精度が要求され、さらに他の同時加工工程では第２主軸１６に把持された棒材Ｗ´に対してのみ高い加工精度が要求されるといった場合に、個々の同時加工工程において誤差γ₁、γ₂に対する補正割合を適宜指定して加工プログラムを作成することができる。
【００５２】
例えば、誤差γ₂は考慮せず（補正割合０％）に誤差γ₁だけを完全に相殺する（補正割合１００％）ことが要求される場合、オペレータは加工プログラム上で、誤差γ₁に対する補正割合（百分率）を明記する所定のコード（例えば引数Ａ１００）を、工具２２−１を指令するブロックに併記することによって指定することができる。また、同様のコードを用いて、誤差γ₁、γ₂を同等に相殺（補正割合５０％）すること（例えば引数Ａ５０を併記）や、誤差γ₁は考慮せず（補正割合０％）に誤差γ₂だけを完全に相殺（補正割合１００％）すること（例えば引数Ａ０を併記）も、加工プログラム上で指定できる。つまりこの方法では、誤差γ₁に対する補正割合を０〜１００の百分率で自由に指定することができる。
【００５３】
他方、ＮＣ装置２４のＲＡＭ１１２には、加工プログラムで指定される第２刃物台２０上の両工具２２−１、２２−２に関する工具移動位置を、Ｘ２軸方向へ補正するための最適補正量の計算式Ｘｏｃ＝Ｒγ₁＋（１−Ｒ）γ₂が、予め格納されている。ここで、Ｒは、工具２２−１の誤差γ₁に対して指定された補正割合（小数）であり、したがって最適補正量Ｘｏｃは、第２刃物台２０上の両工具２２−１、２２−２の誤差γ₁、γ₂を指定割合に従って相殺するための補正量となる。
【００５４】
その後、加工工程を実行する際に、ＮＣ装置２４のＣＰＵ１１６は、ＲＡＭ１１２に入力され記憶された加工プログラム中の各同時加工工程で、工具２２−１の誤差γ₁に対して指定された補正割合を所定コードから読み取って、格納した計算式Ｘｏｃ＝Ｒγ₁＋（１−Ｒ）γ₂を用いて最適補正量を算出し、当該同時加工工程で指定される両工具２２−１、２２−２に関する全ての工具移動位置（すなわち第２刃物台２０の移動位置）のＸ２軸座標を自動的に補正する。そして、これら自動補正された工具移動位置の指令に従って、第２刃物台移動制御部１２６（図２）が第２刃物台駆動機構４８を作動させると、第２刃物台２０は、指定された補正割合に従って誤差γ₁、γ₂を自動的に相殺しつつ移動して、一対の工具２２−１、２２−２を所望位置に位置決めする。その結果、第２刃物台２０の第１及び第２保持部５０、５２に互いに逆向きに装着した一対の工具２２−１、２２−２により、第１及び第２主軸１４、１６に把持された棒材Ｗ、Ｗ´にそれぞれ所望の加工精度で同時加工を実施することが可能になる。
【００５５】
このように、上記した工具位置補正方法によれば、第１及び第２主軸１４、１６に把持された棒材Ｗ、Ｗ´に対し、１つの加工プログラムにおける複数の同時加工工程で随時異なる加工精度が要求されたり、多数の部品を異なる加工精度で作製することが要求されたりする場合に、柔軟に対応して、第２刃物台２０上で互いに逆向きに装着した一対の工具２２により、両棒材Ｗ、Ｗ´をそれぞれに所望の精度で同時加工することができる。なお、第２刃物台２０上の１つの工具２２で棒材Ｗ、Ｗ´のいずれかを加工する際には、その工具２２の位置誤差の補正割合を１００％で指定すればよい。
【００５６】
以上、本発明の幾つかの好適な実施形態を説明したが、本発明はそれら実施形態に限定されず、特許請求の範囲の開示内で様々な変更及び修正を為し得るものである。例えば、本発明に係る第１及び第２の工具位置補正方法はいずれも、前述した複数の工具を互いに異なる刃先方向性を示す第１列及び第２列にくし歯状に保持できる第２刃物台を有するＮＣ旋盤に限らず、所望の周方向割出角度位置に一対の工具を互いに逆向きかつ同軸状に方向付けして保持できるタレット刃物台を備えるＮＣ旋盤にも適用できるものである。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、旋盤機台上で、互いに同軸状に対向配置可能な第１及び第２主軸と、互いに直交する複数の制御軸に沿って移動可能な刃物台とを有し、刃物台上の所望の工具保持部に互いに逆向きに方向付けして保持した一対の工具によって両主軸のそれぞれに把持した棒材を同時加工できるＮＣ旋盤において、一対の棒材への同時加工工程で要求される加工精度の水準の変動に柔軟に対応して、両工具による加工精度をそれぞれに所望の水準に設定するように、加工動作制御に際して各工具の位置を適宜自動補正することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る工具位置補正方法を適用可能なＮＣ旋盤の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＮＣ旋盤に組み込まれたＮＣ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る第１の工具位置補正方法の実施手順を説明する図で、（ａ）刃物台を第１の位置に配置した状態、及び（ｂ）刃物台を第２の位置に配置した状態を示す。
【図４】本発明に係る第２の工具位置補正方法の実施手順を説明する図で、第１主軸と第２主軸とを互いに同軸に対向配置した状態を示す。
【図５】本発明に係る第２の工具位置補正方法の実施手順を説明する図で、一対の工具同士の軸ずれを示す。
【符号の説明】
１０…ＮＣ旋盤
１４…第１主軸
１６…第２主軸
１８…第１刃物台
２０…第２刃物台
２２…工具
２４…ＮＣ装置
４０…第１刃物台駆動機構
４８…第２刃物台駆動機構
５０…第１保持部
５２…第２保持部
１１２…ＲＡＭ
１１４…ＲＯＭ
１１６…ＣＰＵ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tool position correcting method in a numerically controlled lathe. Furthermore, the present invention relates to a control device for carrying out the tool position correction method with a numerically controlled lathe.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the field of automatic lathes (that is, lathes that can be machined automatically) represented by numerically controlled lathes (hereinafter referred to as NC lathes), a more complicated shape from a rod-shaped workpiece material (hereinafter referred to as a bar material). In order to be able to machine workpieces, multiple types of tools including rotary tools are equipped on the tool post, and complex machining that enables various automatic machining such as milling in addition to turning is being promoted. ing. Furthermore, in order to shorten the machining time, at least one main spindle and at least one tool rest each capable of operating along different control axes are centrally mounted on one lathe machine stand, Various multi-function NC lathes have been proposed that can perform different types of simultaneous machining (for example, outer diameter cutting and boring) and simultaneous machining of different bar materials.
[0003]
In this type of NC lathe, in order to realize high-precision automatic machining, a high-precision guidance / positioning function is provided in the drive mechanism that feeds the spindle and tool post along a given control axis on the lathe machine base. Is required to be granted. The guide accuracy and positioning accuracy in the drive mechanism are not only the operation accuracy of the drive source (eg, AC servo motor), but also the dimensional accuracy and assembly of components such as guide members (eg, slide guide) and feed screw devices (eg, ball screw). Depends on mechanical structural accuracy such as accuracy and rigidity.
[0004]
Here, in a conventional NC lathe, the tool post includes a control axis (generally referred to as a Z axis) parallel to the rotation axis of the main shaft that grips the bar, and one or two control axes orthogonal to the control axis ( A configuration that moves along the X axis or the Y axis is generally known. In this configuration, the tool mounted on the tool post moves the tool post to various positions along the Z axis, thereby bringing the tool tip into contact with the desired longitudinal portion of the bar to be processed. As the length becomes longer, the influence of the guide / positioning accuracy of the Z-axis drive mechanism of the tool rest on the machining accuracy increases. For example, when the actual Z-axis guide direction of the tool post is slightly tilted with respect to the normal (theoretical) Z-axis parallel to the spindle rotation axis due to insufficient guide / positioning accuracy of the Z-axis drive mechanism Even if the tool is accurately aligned at the origin of the coordinate system at first, as the tool post moves in the Z-axis direction, the path of the cutting edge of the tool is changed from the normal path parallel to the Z-axis to the Z-axis. There is a tendency to gradually shift in a direction orthogonal to the direction. Therefore, it is necessary to improve the operation accuracy and mechanical structural accuracy of the Z-axis drive mechanism as much as possible, particularly for a tool post that is movable in the Z-axis.
[0005]
On the other hand, the conventional NC lathe has a main (or front side) first main spindle that grips and rotates a bar supplied from the outside of the lathe, and a rotation axis parallel to the rotation axis of the first main spindle. An auxiliary (or back side) second main shaft that can be coaxially disposed opposite to the front of the first main shaft in the axial direction, and grips and rotates a partially processed bar passed from the first main shaft; There is known a configuration including a turret tool post that is movable in an orthogonal coordinate system having a control axis (Z axis) parallel to the rotation axis of both spindles and a control axis (X axis) orthogonal to the Z axis. In this configuration, the turret tool post can hold a pair of tools in a direction opposite to each other and coaxially in the tool holding portion at a desired circumferential index angle position, and the first and Not only can the rods gripped on each of the second spindles be processed in sequence, but also the spindles held on both spindles can be operated simultaneously by feeding both spindles in synchronization with the feed operation of the turret tool post itself. Processing can also be implemented.
[0006]
In an NC lathe having such a configuration, a pair of tools oriented in opposite directions at a desired tool holder on the turret tool post are exactly coaxial with each other due to an assembly error in the tool holder or the like. As a result, the error of the actual position with respect to the designated position when each tool is moved according to the machining program may be different from each other. In such a case, if it is attempted to simultaneously process the rods gripped on the first and second spindles coaxially opposed by the pair of tools, the two tools perform the same feeding operation of the turret tool post. Since it moves with it, a difference will arise in the processing precision by those tools. Therefore, in the above configuration, a pair of tools oriented in opposite directions are coaxially arranged on the tool holding portion as accurately as possible in order to maintain a high level of machining accuracy when different bars are simultaneously machined. Is required.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional NC lathe having a turret capable of Z-axis movement, there is no effective measure for realizing high-precision automatic machining, in addition to further improving the guide / positioning accuracy of the Z-axis drive mechanism. However, there is a limit to improving the operation accuracy and mechanical structure accuracy of the Z-axis drive mechanism. Therefore, it is difficult to reduce the error of the Z-axis feed operation to a level that can be tolerated by precision machining on the order of μm. It was. Therefore, it is effective to supplementarily implement a tool position correction method that automatically corrects the position coordinates of the tool specified on the program before starting the machining operation control in the NC device incorporated in the NC lathe. it is conceivable that. However, conventionally known tool position correction methods, for example, automatically correct the tool tip position on the tool post at a specific position with reference to the center axis of the bar to be machined, such as dimensional errors and assembly errors of the tool itself. This is a method for correcting the positional deviation of the cutting edge caused by the tool post, and is difficult to apply to automatically correct the positional deviation of the cutting edge of the tool mounting tool caused by the error in the feed operation of the turret driving mechanism. there were.
[0008]
Further, the above-described conventional NC lathe capable of simultaneously machining bars gripped on each of the first and second spindles arranged coaxially and oppositely using a pair of tools oriented in opposite directions on the turret tool post. Then, besides improving the assembly accuracy of each tool to the tool holding part of the turret tool post, there was no effective measure for realizing high-precision simultaneous machining for both bars. However, there is a limit to improving the accuracy of assembling each tool to the tool holding portion, and therefore it has been difficult to reduce the axial misalignment of both tools to an extent that can be tolerated by precision machining on the order of μm. Therefore, in the past, the turret tool post has been fed while automatically correcting the position of the tool so that only the predetermined processing accuracy of one of the pair of tools oriented in opposite directions can be maintained at a desired level. The operation was controlled. However, with such a countermeasure, it is not possible to flexibly deal with fluctuations in the level of machining accuracy required in the simultaneous machining process for a pair of bars, and only the machining accuracy with the tool on the first side is always determined. There was a problem that the desired level was set.
[0010]
  The present inventionEyesSpecifically, on the lathe table, the first and second main shafts that can be coaxially opposed to each other, and a tool post that can move along a plurality of control axes that are orthogonal to each other. A tool position correction method in an NC lathe capable of simultaneously machining bars gripped on both spindles by a pair of tools held in opposite directions to each other on a tool holding portion of the tool, A tool that can automatically correct the position of each tool appropriately during machining operation control so that the machining accuracy of both tools can be set to a desired level, flexibly responding to fluctuations in the level of machining accuracy required in the machining process It is to provide a position correction method.
[0011]
Still another object of the present invention is to provide a control device for carrying out the above-described tool position correcting method in an NC lathe.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a first main shaft and a second main shaft that have rotation axes parallel to each other and can be opposed to each other coaxially, and the first main shaft and the second main shaft. A tool post that is movable along a theoretical control axis parallel to the rotational axis, and a pair of tools mounted on the tool post in opposite directions along the theoretical control axis. A tool position correcting method for automatically correcting the movement position of the tool post in the simultaneous machining step with the pair of tools, with a numerically controlled lathe configured to be capable of simultaneously machining different bars held by the two spindles. A tool specified by a machining program for each of the pair of tools mounted on the tool rest, fixedly mounted on the tool rest in a posture at the time of processing. Find the actual position error relative to the position To said error obtained with respect to the pair of tool correction ratio representing relatively the degree to correct them errorA correction ratio that can be changed according to the processing accuracy required for each of the different barsA tool position correction method is provided, wherein an optimal correction amount for the error is calculated based on the correction ratio, and the movement position of the tool post is corrected according to the optimal correction amount.
[0016]
  Claim2The invention described in claim1And a tool related to the pair of tools specified by the input machining program and storing a calculation formula for calculating the optimum correction amount. There is provided a control device characterized in that a movement position is corrected according to the optimum correction amount calculated from the calculation formula, and the movement of the tool post is controlled based on the corrected tool movement position.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same or similar components are denoted by common reference numerals.
First, an overall configuration of a numerically controlled (NC) lathe 10 that can conveniently carry out the tool position correcting method according to the present invention will be outlined with reference to FIG. The NC lathe 10 collectively includes two spindles 14 and 16 and two tool rests 18 and 20 on one lathe machine base 12, and includes a turning tool such as a bite and a drill and a rotary tool such as a milling cutter. The tool 22 has a multi-functional structure that enables different types of tools (for example, outer diameter cutting and boring) to be simultaneously processed by different tools 22 and simultaneous processing to different bars.
[0018]
In other words, the NC lathe 10 is installed on a lathe machine base 12, the first main spindle 14 having a rotation axis 14a, and the lathe machine base 12, and holds a plurality of tools 22 in parallel arrangement. A first tool post 18 that can be formed, and a second tool post 20 that is installed on the lathe machine base 12 and that can hold a plurality of tools 22 in a parallel arrangement in each of the first and second rows showing different edge directions. The second main shaft 16 is provided on the lathe machine base 12, has a rotation axis 16 a parallel to the rotation axis 14 a of the first main shaft 14, and can be disposed opposite to the first main shaft 14.
[0019]
The lathe machine base 12 has a so-called slant bed structure having an inclined guide surface 12a on the front surface of the machine base, and the first main spindle 14, the second main spindle 16, the first tool post 18 and the second tool post 20 are independently provided. Thus, it is slidably supported in three orthogonal coordinate systems based on the inclined guide surface 12a. The lathe machine base 12 is further equipped with an operation panel 26 for operating a control (NC) device 24 described later.
[0020]
The first spindle 14 is a main (or front side) spindle that grips and rotates a bar supplied from the outside of the lathe, and is rotatably incorporated in the first spindle stock 28 via a bearing device (not shown). The The first spindle stock 28 is slidably mounted on a first spindle mounting portion 30 set in one end region in the longitudinal direction of the lathe machine base 12. In the first spindle mounting portion 30, the first spindle stock 28 is placed on the inclined guide surface 12 a and the rotation axis 14 a of the first spindle 14 in the orthogonal triaxial coordinate system with the inclined guide surface 12 a of the lathe machine base 12 as a reference. A first spindle drive mechanism 32 (AC servo motor, slide guide, ball screw, etc.) that moves linearly along parallel feed control axes (referred to as Z1 axis) is installed. The first spindle stock 28 further incorporates, for example, a built-in AC servo motor as a rotational drive source 34 (FIG. 2) for rotationally driving the first spindle 14. Therefore, the first spindle 14 can be linearly reciprocated with the first spindle base 28 along the feed control axis (Z1 axis) parallel to the rotation axis 14a of the first spindle 14 by the operation of the first spindle drive mechanism 32.
[0021]
A column 36 is erected adjacent to the first spindle mounting portion 30 at approximately the center in the longitudinal direction of the lathe machine base 12. The column 36 is a guide as an auxiliary support device that supports the bar gripped by the first spindle 14 at a predetermined position spaced forward in the axial direction from the first spindle stock 28 in the vicinity of the processed portion at the tip. A bush 38 is installed. The guide bush 38 is arranged coaxially with respect to the first main shaft 14 and supports the bar so as not to sway in the portion to be processed during turning.
[0022]
The first tool post 18 is movably mounted on the front surface of the column 36 that functions as the first tool post mounting portion on the lathe machine table 12, and is lateral to the guide bush 38 that is positioned in front of the first spindle 14 in the axial direction. Is evacuated and arranged. In the column 36, the first tool rest 18 is arranged on the inclined guide surface 12 a and the rotation axis 14 a of the first main shaft 14 (that is, the Z1 axis) in an orthogonal three-axis coordinate system based on the inclined guide surface 12 a of the lathe machine base 12. A first tool post drive mechanism 40 (X1 axis) that linearly moves along a feed control axis (referred to as X1 axis) that is orthogonal to the Z1 axis and a feed control axis (referred to as Y1 axis) that is orthogonal to both the Z1 axis and the X1 axis. AC servomotors for driving and Y1 axis driving, slide guides, ball screws, etc.) are installed.
[0023]
The first tool post 18 is a so-called comb tool post that holds a plurality of tools 22 in a parallel arrangement, and a turning tool such as a cutting tool or a drill or a rotary tool such as a milling cutter is placed on a virtual plane parallel to the front surface of the column 36. It can equip with arrangement | positioning which can be positioned along the rotation axis 14a of the 1st main axis | shaft 14 along with radial. In the illustrated example, the first tool rest 18 includes a first holding part 42 that can hold a plurality of tools 22 arranged in parallel in the Y1 axis direction, and a plurality of tools 22 in the vicinity of the first holding part 42 in the X1 axis. And a second holding portion 44 that can be held in parallel in the direction.
[0024]
Therefore, the first tool rest 18 has the tool tip of the desired tool 22 indexed and selected from the first holding part 42 by the Y1 axis movement of the first tool rest 18 itself according to the machining program input to the NC device 24. An interpolation operation can be performed by the cooperation of the X1 axis movement and the Z1 axis movement of the first spindle 14 described above. Similarly, the first tool rest 18 has the tool tip of the desired tool 22 indexed and selected from the second holding unit 44 by the X1-axis movement of the first tool rest 18 itself according to the machining program input to the NC device 24. The interpolation operation can be performed by the cooperation of the Y1 axis movement and the Z1 axis movement of the first main spindle 14. Further, the first tool post 18 uses the tool tip of the rotary tool 22R equipped in the second holding unit 44 to cooperate with the X1 axis movement and the Y1 axis movement of the first tool post 18 itself according to the machining program input to the NC device 24. Interpolation can be performed by operation. In this way, the rod held by the first spindle 14 can be processed into a desired shape by the desired tool 22 on the first tool post 18 under the control of the NC device 24.
[0025]
The second tool post 20 is movably mounted on a second tool post mounting part 46 set on the opposite side of the first spindle mounting part 30 across the column 36 on the lathe machine base 12. In the second tool post mounting portion 46, the second tool post 20 is parallel to the inclined guide surface 12a and the first main spindle 14 in the orthogonal biaxial coordinate system with the inclined guide surface 12a of the lathe machine base 12 as a reference. Second turret drive that linearly moves along a feed control axis (referred to as X2 axis) orthogonal to the rotation axis 14a (ie, Z1 axis) and a feed control axis (referred to as Z2 axis) parallel to the Z1 axis. A mechanism 48 (an AC servo motor for X2 axis driving and an AC servomotor for Z2 axis driving, a slide guide, a ball screw, etc.) is installed.
[0026]
The second tool post 20 can hold a plurality of tools 22 in a comb shape in a first row and a second row showing different cutting edge directions, and can rotate a turning tool such as a cutting tool or a drill or a milling cutter. The tool can be installed in an arrangement that can be positioned along a virtual plane parallel to the inclined guide surface 12a of the lathe machine base 12 and parallel or coaxial with the rotation axis 14a of the first main shaft 14. In the illustrated example, the second tool post 20 has a plurality of tools 22 oriented so as to face the column 36 on which the first tool post 16 is mounted and arranged in parallel in the X2 axis direction. The first holding unit 50 (FIG. 3) that can be held in a row and the plurality of tools 22 on the opposite side of the first holding unit 50 in the same position as the plurality of tools 22 mounted on the first holding unit 50, respectively. And it has the 2nd holding | maintenance part 52 (FIG. 3) which orients coaxially and can hold | maintain in a 2nd row | line | column. The first row of tools 22 mounted on the first holding part 50 of the second tool post 20 has a cutting edge directionality for processing the bar material gripped by the first main shaft 14. Further, the second row of tools 22 mounted on the second holding part 52 of the second tool post 20 has a cutting edge directionality for processing the bar held by the second spindle 16.
[0027]
Therefore, the second tool rest 20 is configured to change the tool tip of the desired tool 22 selected from the first holding unit 50 by the X2 axis movement of the second tool rest 20 according to the machining program input to the NC device 24. Interpolation can be performed by the cooperation of the X2 axis movement and the Z2 axis movement of itself, and the Z2 axis movement of the second tool post 20 itself is performed according to the machining program input to the NC device 24. It is possible to operate by superimposing on the Z1 axis movement. In this way, the bar gripped by the first main spindle 14 can be processed into a desired shape by the desired tool 22 selected from the first row on the second tool post 20.
[0028]
The second spindle 16 moves to the second spindle mounting portion 54 set adjacent to the second tool post mounting portion 46 on the lathe machine base 12 across the column 36 and on the opposite side of the first spindle mounting portion 30. It is mounted freely and has a rotation axis 16 a parallel to the rotation axis 14 a of the first main shaft 14, and is disposed so as to be coaxially opposed to the first main shaft 14, that is, in front of the guide bush 38 in the axial direction. The second main shaft 16 is an auxiliary (or back side) main shaft that grips and rotates the partially processed bar material delivered from the first main shaft 14, and is connected to the second main shaft 16 via a bearing device (not shown). It is incorporated in the headstock 56 so as to be rotatable.
[0029]
In the second spindle mounting portion 54, the X2 axis which is one feed control axis of the second tool post 20 in the orthogonal two-axis coordinate system based on the inclined guide surface 12a of the lathe machine base 12 is used as the second spindle 16. A second spindle that linearly moves along a feed control axis (referred to as X3 axis) parallel to the Z1 axis and a feed control axis (referred to as Z3 axis) parallel to the Z1 axis that is the feed control axis of the first spindle 14. A drive mechanism 58 (each AC servo motor for X3 axis driving and Z3 axis driving, a slide guide, a ball screw, etc.) is installed. Further, the second spindle stock 56 further incorporates, for example, a built-in AC servomotor as a rotational drive source 60 (FIG. 2) for rotationally driving the second spindle 16. Therefore, the second main shaft 16 can linearly reciprocate together with the second main shaft base 56 along the X3 axis and the Z3 axis by the operation of the second main shaft drive mechanism 58.
[0030]
Thus, the second main spindle 16 can move linearly along the feed control axis (X3 axis) parallel to the X2 axis, which is one feed control axis of the second tool post 20. Therefore, the second tool post 20 receives the desired tool 22 from the second row of tools 22 provided in the second holding part 52 by at least one of its own X2-axis movement and the X3-axis movement of the second main spindle 16. Indexing can be selected. Then, the second tool post 20 relatively moves the selected tool edge of the desired tool 22 by cooperation of the X3 axis movement and the Z3 axis movement of the second spindle 16 according to the machining program input to the NC device 24. The interpolation operation can be performed, and according to the machining program input to the NC device 24, the Z3 axis movement of the second spindle 16 can be superposed on the Z2 axis movement of the second tool post 20 itself, The X3-axis movement of the second main spindle 16 can be operated by superimposing it on the X2-axis movement of the second tool rest 20 itself. In this way, the bar gripped by the second main spindle 16 can be processed into a desired shape by the desired tool 22 selected from the second row on the second tool post 20.
[0031]
The NC lathe 10 uses both a maximum of three tools 22 selected on the two tool rests 18 and 20 having the above configuration under the control of the NC device 24, and both spindles on the front side and the back side. Each of the bar members gripped by 14 and 16 can be automatically machined, and in particular, can be configured to simultaneously perform a specific interpolation operation commanded to each of the three tools 22.
[0032]
FIG. 2 shows a configuration of the NC device 24 for performing such various automatic processes. The NC device 24 includes an input unit 100, a display unit 102, a calculation control unit 104, and a servo control unit 106. The input unit 100 includes a keyboard 108 (FIG. 1) with numeric keys installed on the operation panel 26, and the operations of the first and second spindles 14 and 16 and the first and second tool rests 18 and 20, respectively. A machining program (that is, a block sequence) relating to each tool 22 including data necessary for controlling the tool (tool selection, article shape, spindle rotation speed, tool feed speed, etc.) is input from the input unit 100. The The display unit 102 has a display screen 110 (FIG. 1) such as a CRT (CRT) or LCD (Liquid Crystal Display) installed on the operation panel 26, and displays a processing program input by the input unit 100 on the display screen 110. Or enabling automatic programming while simulating on the display screen 110 as an interactive method.
[0033]
The arithmetic control unit 104 includes a RAM (Random Access Memory) 112 and a ROM (Read Only Memory) 114 that constitute a storage unit, and a CPU (Central Processing Unit) 116 that constitutes a processing unit. A plurality of machining programs related to a plurality of tools 22 including various data input by the input unit 100 are stored in the RAM 112 or the ROM 114 according to instructions from the CPU 116. The ROM 114 stores in advance a control program for driving the first and second spindles 14 and 16 and the first and second tool rests 18 and 20. The CPU 116 outputs a control command to the servo control unit 106 based on the machining program stored in the RAM 112 or the ROM 114 and the control program stored in the ROM 114.
[0034]
The servo control unit 106 includes a first spindle movement control unit 118, a first spindle rotation control unit 120, a first tool post movement control unit 122, a second tool post movement control unit 124, a second spindle movement control unit 126, and a second spindle control unit 126. A spindle rotation control unit 128 is provided. The first spindle movement control unit 118 operates the first spindle driving mechanism 32 based on a command from the CPU 116 to move the first spindle 14 together with the first spindle stock 28 along the Z1 axis. The first main spindle rotation control unit 120 operates the rotation drive source 34 based on a command from the CPU 116 to cause the first main spindle 14 to index and rotate within the first main spindle base 28. The high-speed rotation of the first spindle 14 during turning is controlled via another control circuit (not shown) based on data such as the number of rotations.
[0035]
The first tool post movement control unit 122 operates the first tool post driving mechanism 40 based on an instruction from the CPU 116 to move the first tool post 18 in the X1 axis or the Y1 axis. The second tool post movement control unit 124 operates the second tool post drive mechanism 48 based on a command from the CPU 116 to cause the second tool post 20 to perform an interpolation operation by Z2 axis movement and X2 axis movement.
[0036]
The second spindle movement control unit 126 operates the second spindle driving mechanism 58 based on a command from the CPU 116 to cause the second spindle 16 to perform an interpolation operation by Z3 axis movement and X3 axis movement. The second spindle rotation control unit 128 operates the rotation drive source 60 based on a command from the CPU 116 to index and rotate the second spindle 16 in the second spindle stock 56. The high-speed rotation of the second main spindle 16 during turning is controlled via another control circuit (not shown) based on data such as the number of rotations.
[0037]
In the control system described above, the NC device 24 controls the first spindle driving mechanism 32, the first tool post driving mechanism 40, the second tool post driving mechanism 48, and the second spindle driving mechanism 58 in association with each other, A machining step related to the first spindle 14 by the desired tool 22 selected by the first tool post 18 (that is, for the bar gripped by the first spindle 14) and selected from the first row by the second tool post 20 The machining step related to the first spindle 14 by the desired tool 22 and the second spindle 16 by the desired tool 22 selected from the second row by the second tool post 20 (that is, gripped by the second spindle 16). Functioning so that at least two of the machining steps) can be performed simultaneously. The NC device 24 further includes the above-described interpolation operation of the tool 22 selected by the first tool post 18, the above-described interpolation operation of the tool 22 selected from the first row by the second tool post 20, and the second tool post. 20, the first spindle driving mechanism 32, the first tool post driving mechanism 40, the second tool post driving mechanism 48, and the second spindle so that the interpolation operation of the tool 22 selected from the second row can be performed simultaneously. The drive mechanism 58 can be appropriately superposed.
[0038]
As described above, the NC lathe 10 moves along the feed control axis (Z2 axis) parallel to the rotation axis 14a of the first main spindle 14 and the feed control axis (X2 axis) orthogonal to the Z2 axis. A stand 20 is provided. In this configuration, the tool 22 mounted on each of the first holding unit 50 and the second holding unit 52 of the second tool post 20 moves the second tool post 20 to various positions along the Z2 axis. The blade tip is brought into contact with desired longitudinal portions of different bar to be processed held by the first main shaft 14 and the second main shaft 16. Therefore, in this configuration, as the finished product becomes longer, the influence of the guide / positioning accuracy of the second tool post drive mechanism 48, particularly the Z2 axial drive structure, on the processing accuracy increases. For example, as shown in FIG. 3, when the second tool post 20 is to be moved in the Z2 axis direction, the second tool post is caused by insufficient guidance / positioning accuracy of the second tool post drive mechanism 48 (FIG. 1). 20 actual Z2 axis guide direction, that is, the movement axis α (shown by a solid line in FIG. 3B) is a normal Z2 axis that is parallel to the first main spindle rotation axis 14a, that is, the theoretical control axis β (FIG. 3B). If the tool 22 is accurately aligned with the coordinate system origin position at first, as the second tool post 20 moves in the Z2 axis direction, The path of the cutting edge of the tool 22 tends to gradually shift from a normal path parallel to the Z2 axis in a direction perpendicular to the Z2 axis.
[0039]
In the first tool position correcting method according to the present invention, the positional deviation of the tool tip of the tool post mounting tool 22 caused by such a feed operation of the second tool post drive mechanism 48 is determined by the second tool post drive mechanism 48. In order to reduce to a level acceptable by precision machining, for example, on the order of μm, which cannot be achieved only by improving the operational accuracy and mechanical structural accuracy of the above, it can be advantageously applied. Hereinafter, a preferred embodiment of the tool position correcting method will be described with reference to FIG. In the following description, in order to help understanding, a tool position correction procedure when a tool for drilling a rod end face (for example, a drill) 22-1 is attached to the first holding part 50 of the second tool post 20 is illustrated. As will be described, it will be understood that the tool position can be corrected in the same procedure for other turning tools such as a cutting tool.
[0040]
First, as shown to Fig.3 (a), the tool 22-1 used for a process is fixedly mounted to the 1st holding | maintenance part 50 of the 2nd tool post 20 with the attitude | position at the time of a process. In this state, the second tool post 20 is placed at a first position P1 on the lathe machine base 12 (FIG. 1) under the control of the NC device 24 (FIG. 2), and the tool 22 is placed at the first position P1. A first coordinate Q1 (x1, z1) of the cutting edge of −1 is obtained in an orthogonal coordinate system having an X2 axis and a Z2 axis. Next, the second tool rest 20 is controlled by the NC device 24 under the control of the first main spindle rotation axis 14a in the normal Z2 axis direction, that is, in the theoretical control axis β direction from the first position P1 to the first tool on the lathe machine base 12. 2 (FIG. 3B), the second coordinate Q2 (x2, z2) of the cutting edge of the tool 22-1 is determined in the orthogonal coordinate system at the second position P2. These first and second coordinates Q1 and Q2 can be obtained by actual measurement using a measuring instrument (not shown) attached to the lathe machine base 12, for example. The first and second coordinates Q1 and Q2 thus obtained are immediately stored in the RAM 112 (FIG. 2) of the NC device 24.
[0041]
Next, the CPU 116 (FIG. 2) of the NC device 24 determines that the second tool post 20 is normal from the first coordinates Q1 (x1, z1) and the second coordinates Q2 (x2, z2) of the cutting edge of the tool 22-1. The rate of change Δx / Δz = (x2−x1) / (z2−z1) of the actual movement axis α with respect to the Z2 axis when moving in the Z2 axis (theoretical control axis β) direction of the machining program A correction amount calculation formula Xc = (Δx / Δz) × Zp for correcting the tool movement position (Xp, Zp) related to the tool 22-1 on the second tool rest 20 specified in step S2 is created. Here, Zp is the designated coordinate value on the Z2 axis of the tool movement position in the machining program, and therefore the correction amount Xc is the correction amount for the designated coordinate value Xp on the X2 axis of the tool movement position, that is, the second cutter. This is a correction amount for canceling the positional deviation of the tool 22-1 on the table 20 in the X2 axis direction. The calculation formula of the correction amount Xc created in this way is immediately stored in the RAM 112 of the NC device 24.
[0042]
After that, when executing the machining process, the CPU 116 of the NC device 24 sends all the tool movement positions (Xpn, Xpn,) related to the tool 22-1 on the second tool post 20 specified by the machining program input and stored in the RAM 112. For Zpn), a correction amount is calculated using the stored calculation formula Xcn = (Δx / Δz) × Zpn, and these tool movement positions are automatically corrected. Therefore, the automatically corrected tool movement position is (Xpn−Xcn, Zpn). Then, when the second tool post movement control unit 126 (FIG. 2) operates the second tool post driving mechanism 48 in accordance with these automatically corrected tool movement position commands, the second tool post 20 becomes the second tool post. The tool 22-1 is moved to the designated position accurately by moving while automatically canceling the positional deviation caused by the lack of operation accuracy and mechanical structural accuracy of the drive mechanism 48. As a result, the tool 22-1 attached to the first holding unit 50 of the second tool post 20 can perform desired processing on the bar with high accuracy.
[0043]
Thus, according to the above-described tool position correction method, prior to execution of the machining program, no consideration is given to which position on the X2 axis the machining step is performed when the second tool post 20 is located. The position deviation of the cutting edge of the tool 22 on the second tool post 20 caused by the Z2 axis feed operation of the second tool post driving mechanism 48 is measured in advance and input to the NC device 24, so that such a position can be obtained. The deviation can be automatically corrected as appropriate when controlling the machining operation. Therefore, in the NC lathe 10, the second tool post 20 at a level that can be tolerated by precision machining of the order of μm, for example, that cannot be achieved simply by improving the operation accuracy and mechanical structural accuracy of the second tool post drive mechanism 48. High-precision automatic machining by the upper tool 22 can be realized.
[0044]
In the above-described tool position correction method, the first position P1 and the second position of the second tool rest 20 for obtaining the rate of change Δx / Δz of the movement axis α of the second tool rest 20 with respect to the Z2 axis. P2 is preferably the both end positions of the Z2-axis feed stroke by the second tool post drive mechanism 48 from the viewpoint of increasing the reliability of the change rate Δx / Δz. It is also possible to obtain the coordinates of the cutting edge of the tool 22-1 at three or more positions and obtain the rate of change by curve approximation from these coordinates to create a secondary or tertiary calculation formula. Furthermore, although the above-mentioned first position P1 of the second tool post 20 is illustrated as a position where the cutting edge of the tool 22-1 is disposed on the first spindle rotation axis 14a, the present invention is not limited to this, and a measurement instrument. Other positions can be selected within a range where measurement is possible.
[0045]
In addition, according to the above-described tool position correction method, one of the above calculations created to calculate the correction amount for all the tools 22 attached to the first and second holding portions 50 and 52 of the second tool post 20. It is also possible to automatically correct all tool movement positions specified by the machining program using the formula. However, in this case, it is assumed that the machining process is performed in a state where the rotation axis 14a of the first main shaft 14 and the rotation axis 16a of the second main shaft 16 are arranged coaxially with each other.
[0046]
Furthermore, the above-described tool position correction method can also be applied to correct the positional deviation of the tool tip mounting tool caused by the operation of the X2-axis drive structure of the second tool post drive mechanism 48. Alternatively, the present invention can also be applied to the X1-axis drive structure and the Y1-axis drive structure of the first tool post drive mechanism 40 in the NC lathe 10.
[0047]
In the above-described embodiment, the lack of mechanical structural accuracy of the second tool post drive mechanism 48 means that when the second tool post 20 is moved in the Z2 axis direction, the tool tip is displaced only in the X2 axis direction. Not limited to this, it is also conceivable that a three-dimensional positional shift occurs in a direction deviating from the X2 / Z2 plane. In such a case, in the above-described tool position correction method, only the X2-axis direction component of the actual tool edge position deviation is corrected. On the other hand, in the tool post having a configuration capable of moving in the three orthogonal directions of the X, Y, and Z axes, the calculation for obtaining the correction amount Yc in the Y axis direction is performed in the same manner as described above. Since an equation can also be created, the X and Y coordinates of the tool movement position specified by the machining program can be automatically corrected using the correction amounts Xc and Yc. As a result, the three-dimensional positional deviation of the tool edge can also be accurately corrected.
[0048]
By the way, as described above, the second tool post 20 of the NC lathe 10 has at least the pair of tools 22 in the first and second holding portions 50 and 52 in directions opposite to each other and coaxially along the Z2 axis. Can be attached. The second tool post 20 is a pair of tools mounted in opposite directions and coaxially at positions corresponding to each other by appropriately feeding the first and second spindles 14 and 16 in synchronization with its own feeding operation. 22 can be used to simultaneously process different bars gripped by the first and second main spindles 14 and 16, respectively. In this configuration, a pair of tools 22 oriented in opposite directions at corresponding positions on the second tool post 20 are accurately coaxial with each other due to assembly errors to the first and second holding portions 50 and 52. As a result, the error in the X2 axis direction of the actual position with respect to the specified position when each tool 22 is moved according to the machining program may be different from each other. In such a case, if it is going to process simultaneously the bar material hold | gripped by each of the 1st and 2nd main axis | shafts 14 and 16 coaxially arranged by these one pair of tools 22, both tools 22 will become the 2nd tool post. Since the movement is performed with the same 20 feeding operations, a difference occurs in machining accuracy by the tools 22.
[0049]
In the second tool position correcting method according to the present invention, when the pair of tools 22 held in the opposite directions at the corresponding positions on the second tool post 20 cause the above-described misalignment in the X2 axis direction. In order to enable simultaneous machining in a state where the machining accuracy by both tools 22 is set to a desired level, it can be advantageously applied. Hereinafter, a preferred embodiment of the tool position correcting method will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In the following description, in order to help understanding, tools (for example, drills) 22-1 and 22-2 for drilling rod end faces are attached to the first and second holding portions 50 and 52 of the second tool post 20. The tool position correction procedure in this case is shown and described, but it will be understood that the tool position correction can be performed in the same procedure for other turning tools such as a cutting tool.
[0050]
First, as shown in FIG. 4, the first and second main shafts 14 and 16 are coaxially opposed to each other to grip the bars W and W ′, and the tools 22-1 and 22 to be used for processing. 2 is fixedly attached to the first and second holding portions 50 and 52 of the second tool post 20 in the machining posture. In this state, the second tool post 20 is driven under the control of the NC device 24 (FIG. 2), and the tools 22-1, 22-2, for example, test the axial end surfaces of the bars W, W ′. A drilling process is performed, and thereby an error in the X2 axis direction of the actual position with respect to the designated position is obtained by actually measuring each of the tools 22-1 and 22-2. In the example of FIG. 5, the error γ of each tool 22-1 and 22-2 when drilling is performed at the center of the axial end surface of each bar W and W ′.₁, Γ₂Is shown enlarged. Instead of performing trial drilling, the error γ is determined by a conventionally known three-point contact method in which the tools 22-1 and 22-2 are brought into contact with the outer peripheral surfaces of the bars W and W ′.₁, Γ₂Can also be requested. The error γ thus obtained₁, Γ₂Is immediately stored in the RAM 112 (FIG. 2) of the NC device 24.
[0051]
Here, when the conventional tool position correction method is applied, when executing the simultaneous machining process, the CPU 116 of the NC device 24 stores the error γ stored in the RAM 112.₁, Γ₂The X2 axis coordinate of the tool designated position on the machining program is corrected so that only one of the predetermined ones is offset 100%, and the second tool post 20 is moved. On the other hand, in the second tool position correcting method according to the present invention, when the operator creates a machining program, the error γ of each tool 22-1 and 22-2 is stored in the RAM 112 of the NC device 24.₁, Γ₂The correction ratio indicating the degree of relative correction with respect to can be freely set and input. That is, according to the present invention, in a series of machining programs, high machining accuracy is required only for the bar W gripped by the first spindle 14 in one simultaneous machining process, and both spindles in the other simultaneous machining processes. The same processing accuracy is required for the bars W and W ′ gripped by the pins 14 and 16, and in the other simultaneous processing steps, the processing accuracy is high only for the bars W ′ gripped by the second spindle 16. Error γ in each simultaneous machining process.₁, Γ₂It is possible to create a machining program by appropriately specifying a correction ratio for.
[0052]
For example, the error γ₂Is not considered (correction rate 0%) and error γ₁If it is required to completely cancel out only (correction rate 100%), the operator will make an error γ on the machining program.₁A predetermined code (for example, argument A100) that specifies the correction ratio (percentage) of the tool 22-1 can be specified by writing it in the block that commands the tool 22-1. Also, using the same code, the error γ₁, Γ₂Are equally canceled (correction rate 50%) (for example, argument A50 is written together) and error γ₁Is not considered (correction rate 0%) and error γ₂It is also possible to specify on the machining program that the offset is completely canceled (correction rate 100%) (for example, the argument A0 is also written). In other words, with this method, the error γ₁The correction ratio for can be freely specified as a percentage from 0 to 100.
[0053]
On the other hand, the RAM 112 of the NC device 24 has an optimum correction amount for correcting the tool movement position for both tools 22-1 and 22-2 on the second tool post 20 specified by the machining program in the X2 axis direction. Formula Xoc = Rγ₁+ (1-R) γ₂Are stored in advance. Here, R is the error γ of the tool 22-1₁Therefore, the optimum correction amount Xoc is the error γ of both tools 22-1 and 22-2 on the second tool post 20.₁, Γ₂Is a correction amount for canceling out according to the specified ratio.
[0054]
Thereafter, when executing the machining process, the CPU 116 of the NC device 24 causes the error γ of the tool 22-1 in each simultaneous machining process in the machining program input and stored in the RAM 112.₁The correction ratio designated with respect to is read from a predetermined code, and the stored calculation formula Xoc = Rγ₁+ (1-R) γ₂Is used to calculate the optimum correction amount, and the X2-axis coordinates of all the tool movement positions (that is, the movement position of the second tool post 20) relating to both tools 22-1 and 22-2 specified in the simultaneous machining step are automatically To correct. Then, when the second tool post movement control unit 126 (FIG. 2) operates the second tool post driving mechanism 48 in accordance with these automatically corrected tool movement position commands, the second tool post 20 receives the specified correction. Error γ according to percentage₁, Γ₂Are automatically offset and moved to position the pair of tools 22-1 and 22-2 at desired positions. As a result, the first and second spindles 14 and 16 are gripped by a pair of tools 22-1 and 22-2 attached to the first and second holding portions 50 and 52 of the second tool post 20 in opposite directions. It is possible to perform simultaneous processing on each of the bars W and W ′ with desired processing accuracy.
[0055]
As described above, according to the above-described tool position correcting method, the bars W and W ′ gripped by the first and second spindles 14 and 16 are processed at different times in a plurality of simultaneous processing steps in one processing program. When accuracy is required or when it is required to produce a large number of parts with different processing accuracy, a pair of tools 22 mounted in opposite directions on the second tool post 20 in a flexible manner, Both bars W and W ′ can be simultaneously processed with desired accuracy. When machining one of the bars W and W ′ with one tool 22 on the second tool post 20, the correction ratio of the position error of the tool 22 may be specified as 100%.
[0056]
While several preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various changes and modifications can be made within the scope of the claims. For example, both the first and second tool position correction methods according to the present invention can hold the plurality of tools described above in a comb shape like a first row and a second row that indicate different cutting edge directions. The present invention is not limited to an NC lathe having a platform, but can also be applied to an NC lathe provided with a turret tool post that can hold a pair of tools in opposite and coaxial directions at a desired circumferential index angle position.
[0057]
【The invention's effect】
  As is clear from the above description, according to the present invention, on the lathe machine base.The first and second main shafts that can be coaxially opposed to each other, and a tool post that can move along a plurality of control axes that are orthogonal to each other, opposite to each other on a desired tool holder on the tool post. NC lathe capable of simultaneously machining bars gripped on both spindles by a pair of tools oriented and held in a flexible manner, flexibly to fluctuations in the level of machining accuracy required in the simultaneous machining process to a pair of bars Correspondingly, the position of each tool is controlled during machining operation control so that the machining accuracy of both tools is set to the desired level.It is possible to correct automatically when appropriate.The
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of an NC lathe to which a tool position correcting method according to the present invention can be applied.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an NC device incorporated in the NC lathe of FIG.
FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining an execution procedure of the first tool position correcting method according to the present invention, in which FIG. 3A shows a state in which the tool post is arranged at the first position, and FIG. Shows the state of arrangement.
FIG. 4 is a diagram for explaining an execution procedure of a second tool position correcting method according to the present invention, and shows a state in which a first main shaft and a second main shaft are coaxially opposed to each other.
FIG. 5 is a diagram for explaining an execution procedure of a second tool position correcting method according to the present invention, and showing an axial deviation between a pair of tools.
[Explanation of symbols]
10 ... NC lathe
14 ... 1st spindle
16 ... second spindle
18 ... First tool post
20 ... Second tool post
22 ... Tool
24 ... NC device
40. First turret drive mechanism
48 ... Second turret drive mechanism
50 ... 1st holding | maintenance part
52 ... 2nd holding | maintenance part
112 ... RAM
114 ... ROM
116 ... CPU

Claims

A first spindle and a second spindle that have rotation axes parallel to each other and can be arranged coaxially and oppositely, and a tool post that is movable along a theoretical control axis that is parallel to the rotation axis of the first and second spindles And a pair of tools mounted in opposite directions along the theoretical control axis on the tool post so that different bars gripped on the first and second main spindles can be simultaneously processed. A tool position correction method for automatically correcting the moving position of the tool post in the simultaneous machining step with the pair of tools in a numerically controlled lathe configured,
The pair of tools used for simultaneous machining are fixedly attached to the tool post in a posture at the time of machining,
For each of the pair of tools mounted on the tool post, obtain the error of the actual position with respect to the tool position specified by the machining program,
A correction ratio that relatively represents the degree of correction of the errors obtained with respect to the pair of tools, and a correction ratio that can be changed according to the processing accuracy required for each of the different bars. Set,
Calculating an optimum correction amount for the error based on the correction ratio, and correcting the movement position of the tool post according to the optimum correction amount;
A tool position correction method characterized by the above.

A control device for carrying out the tool position correcting method according to claim 1, wherein a calculation formula for calculating the optimum correction amount is stored, and the pair of pairs specified by the input machining program is stored. A control device, wherein a tool movement position relating to a tool is corrected according to the optimum correction amount calculated from the calculation formula, and the movement of the tool post is controlled based on the corrected tool movement position.