JP5127603B2 - Processing method and processing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、高精度に切削加工等を行う加工装置において、加工中の切削熱等による工具の熱変位を補正する加工方法及び加工装置に関するものである。   The present invention relates to a machining method and a machining apparatus for correcting thermal displacement of a tool due to cutting heat or the like during machining in a machining apparatus that performs cutting or the like with high accuracy.

加工機械の加工精度を悪化させる要因として、環境温度の変化、主軸やモーターによる機械自身の発熱、及び加工中の切削熱等による機械各部の熱変位がある。工具の熱変位対策としては、例えば、特許文献１に開示されたように、加工中の工具に高圧クーラントを噴射して冷却を行う方法がある。また、特許文献２に開示されたように、工具を低熱膨張材で形成する方法があり、特許文献３には、工具に温度センサを設けて、工具の熱変位量を推定し、補正を行う方法が提案されている。   Factors that deteriorate the processing accuracy of a processing machine include a change in environmental temperature, heat generation of the machine itself by a spindle and a motor, and thermal displacement of each part of the machine due to cutting heat during processing. As a countermeasure against thermal displacement of a tool, for example, as disclosed in Patent Document 1, there is a method of cooling by injecting high-pressure coolant onto a tool being processed. Further, as disclosed in Patent Document 2, there is a method of forming a tool with a low thermal expansion material. In Patent Document 3, a temperature sensor is provided in the tool, and the thermal displacement amount of the tool is estimated and corrected. A method has been proposed.

特開平６−１３４６４８号公報JP-A-6-134648 特開平５−３１８２７５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-318275 特開昭６３−２６４５号公報JP-A 63-2645

しかしながら、上記従来例のように工具を冷却する方法では、加工中に切削熱の変化がある場合に工具の温度が一定とならず熱変位してしまうという問題点があった。実際の加工時における工具温度を測定すると、例えば、図４に示すようなグラフが得られる。図４は、半径１５ｍｍの被加工物を切り込み量１０μｍ、主軸の回転速度３８００ｒｐｍ、走査速度５０μｍ／ｓで被加工物の外側から中心に向けて端面旋削加工を行った時の工具の温度測定結果を示すグラフである。このグラフより、加工開始から工具の温度が上昇した後、被加工物の中心に向かうにつれて工具の温度が下がっており、工具を冷却する方法では温度を一定に保てないことが分かる。   However, the method of cooling the tool as in the above-described conventional example has a problem that the temperature of the tool is not constant and is thermally displaced when there is a change in cutting heat during machining. When the tool temperature during actual machining is measured, for example, a graph as shown in FIG. 4 is obtained. FIG. 4 shows the result of measuring the temperature of a tool when an end face turning is performed from the outside of the workpiece toward the center at a cutting depth of 10 μm, a spindle rotation speed of 3800 rpm, and a scanning speed of 50 μm / s. It is a graph which shows. From this graph, it can be seen that after the temperature of the tool rises from the start of machining, the temperature of the tool decreases toward the center of the workpiece, and the temperature cannot be kept constant by the method of cooling the tool.

また、工具を低熱膨張材で形成する方法では、コストが高くなるという問題点があった。   Further, the method of forming the tool with the low thermal expansion material has a problem that the cost is increased.

温度センサを用いる方法では、加工時に用いる切削油が温度センサに付着するために測定精度が悪化するという問題点や、工具交換のたびに温度センサを設置する段取りを要するという問題点があった。   In the method using the temperature sensor, there is a problem that the measurement accuracy is deteriorated because the cutting oil used at the time of processing adheres to the temperature sensor, and there is a problem that it is necessary to set up the temperature sensor every time the tool is changed.

本発明は、特殊な工具や温度センサを用いることなく加工中の切削熱等による工具の熱変位を補正し、加工精度を向上させることができる加工方法及び加工装置を提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to provide a machining method and a machining apparatus capable of correcting a thermal displacement of a tool due to cutting heat during machining without using a special tool or a temperature sensor and improving machining accuracy. Is.

上記目的を達成するため、本発明の加工方法は、加工プログラムに従って駆動される工具によって被加工物を加工する加工方法において、前記加工プログラムに基づいて、単位時間当たりの除去量を算出する第１工程と、前記除去量より加工中の前記工具の温度変化を算出する第２工程と、前記温度変化から前記工具の熱変位量を推定する第３工程と、前記工具の熱変位量を相殺するように前記加工プログラムの指令値を補正する第４工程と、を有することを特徴とする。   To achieve the above object, a machining method according to the present invention is a machining method for machining a workpiece by a tool driven according to a machining program, wherein a first removal amount per unit time is calculated based on the machining program. A step, a second step of calculating a temperature change of the tool being processed from the removal amount, a third step of estimating a thermal displacement amount of the tool from the temperature change, and canceling out the thermal displacement amount of the tool A fourth step of correcting the command value of the machining program as described above.

本発明の加工装置は、加工プログラムに従って被加工物を回転させ、工具を切り込み方向と走査方向に駆動して端面旋削加工を行う加工装置において、前記加工プログラムに基づいて、単位時間当たりの除去量を算出する手段と、前記除去量より前記工具の熱変位量を演算する手段と、前記工具の熱変位量を相殺するように前記加工プログラムの指令値を補正する手段と、を有することを特徴とする。   The processing apparatus of the present invention is a processing apparatus that rotates a workpiece in accordance with a processing program and drives the tool in a cutting direction and a scanning direction to perform end face turning processing. Based on the processing program, the removal amount per unit time Means for calculating the thermal displacement amount of the tool from the removal amount, and means for correcting the command value of the machining program so as to cancel out the thermal displacement amount of the tool. And

加工プログラムに基づいて単位時間当たりの除去量を求めて、切削熱による工具の熱変位を推定するので、特殊な工具やセンサを用いることなく加工中の工具の熱変位の補正を行うことができ、低コストで高精度な加工を可能にする。   Since the amount of removal per unit time is calculated based on the machining program and the thermal displacement of the tool due to cutting heat is estimated, the thermal displacement of the tool during machining can be corrected without using a special tool or sensor. Enables high-precision processing at low cost.

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に示すように、工具１によって端面旋削加工を行う加工装置は、加工プログラム入力装置７、除去量算出器８、発熱量算出器９、温度変化演算器１０、熱変位演算器１１、加工プログラム補正装置１２、ＮＣ装置１３等を備える。加工プログラム入力装置７に入力された回転速度、送り速度（走査速度）、切り込み量からなる加工条件と工具の刃先形状から除去量算出器８で単位時間当たりの除去量を算出する。算出した単位時間当たりの除去量より、発熱量算出器９、温度変化演算器１０、熱変位演算器１１において、加工による発熱量、工具の温度変化、工具の熱変位量を推定（演算）する。加工プログラム補正装置１２は、熱変位量を相殺するように補正した指令値を作成し、ＮＣ装置１３から加工装置に出力する。このようにして、切削熱による工具１の熱変位を補正する。   As shown in FIG. 1, a machining apparatus that performs end face turning with a tool 1 includes a machining program input device 7, a removal amount calculator 8, a calorific value calculator 9, a temperature change calculator 10, a thermal displacement calculator 11, a machining. A program correction device 12, an NC device 13 and the like are provided. The removal amount per unit time is calculated by the removal amount calculator 8 from the machining conditions including the rotation speed, feed speed (scanning speed), and cutting amount input to the machining program input device 7 and the cutting edge shape of the tool. Based on the calculated removal amount per unit time, the calorific value calculator 9, the temperature change calculator 10 and the thermal displacement calculator 11 estimate (calculate) the calorific value due to processing, the temperature change of the tool, and the thermal displacement amount of the tool. . The machining program correction device 12 creates a command value corrected so as to cancel out the thermal displacement amount, and outputs the command value from the NC device 13 to the machining device. In this way, the thermal displacement of the tool 1 due to the cutting heat is corrected.

あるいは、図２に示すように、除去量算出器８の出力を温度変化演算器１０に導入し、工具形状、工具材質、被加工物４の材質によって決まる定数を用いた計算式によって工具１の温度変化を求める構成でもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 2, the output of the removal amount calculator 8 is introduced into the temperature change calculator 10, and the tool 1 is calculated by a calculation formula using constants determined by the tool shape, the tool material, and the material of the workpiece 4. The structure which calculates | requires a temperature change may be sufficient.

図１に示すように、本実施例による端面旋削加工のための加工装置は、工具１と、工具１を固定する工具ホルダー２と、工具ホルダー２を保持し、端面旋削加工における切り込み方向（Ｙ方向）と走査方向（Ｘ方向）に駆動するＸＹテーブル３と、を有する。また、被加工物４を保持し、Ｙ軸中心に高速回転する主軸５は、定盤６に支持される。   As shown in FIG. 1, a machining apparatus for end face turning according to the present embodiment holds a tool 1, a tool holder 2 for fixing the tool 1, a tool holder 2, and a cutting direction (Y in end face turning) Direction) and an XY table 3 driven in the scanning direction (X direction). A spindle 5 that holds the workpiece 4 and rotates at high speed about the Y axis is supported by a surface plate 6.

制御系は、加工プログラム入力装置７と、除去量算出器８と、発熱量算出器９と、温度変化演算器１０と、熱変位演算器１１と、加工プログラムを補正する加工プログラム補正装置１２と、ＮＣ装置１３等を備え、矢印はデータの流れを示している。   The control system includes a machining program input device 7, a removal amount calculator 8, a calorific value calculator 9, a temperature change calculator 10, a thermal displacement calculator 11, and a machining program correction device 12 that corrects the machining program. , NC device 13 and the like, and arrows indicate the flow of data.

まず、加工プログラム入力装置７に、ＸＹテーブル３による切り込み量と走査速度、主軸５の回転速度、工具１の刃先形状を入力する。このように加工プログラムに入力された情報より、切削による単位時間当たりの除去量を除去量演算器８で算出する。加工プログラムに基づく除去量の算出は、以下の方法によって行う。   First, the cutting amount and scanning speed by the XY table 3, the rotation speed of the spindle 5, and the cutting edge shape of the tool 1 are input to the machining program input device 7. The removal amount per unit time by cutting is calculated by the removal amount calculator 8 from the information input to the machining program in this way. The removal amount based on the machining program is calculated by the following method.

図３（ａ）は、端面旋削加工における工具１と被加工物４の位置関係を示したものである。同図において、工具１の被加工物４への切り込み量Ｍ１、工具１の走査方向Ｒ１、主軸５に固定されている被加工物４の回転方向Ｒ２、１回転当たりの工具１の移動量Ｍ２、除去面積Ｍ３とする。また、主軸５の回転中心Ｏ、主軸５の回転中心Ｏから工具１までの半径方向距離Ｄ、１回転前の工具位置１ａとすると、１回転当たりの工具１の移動量Ｍ２は、工具走査速度を被加工物４の回転速度で割ることにより求められる。求められた１回転当たりの工具１の移動量Ｍ２と切り込み量Ｍ１、工具１の刃先形状により工具１が被加工物４に接する除去面積Ｍ３が算出される。また、被加工物４の回転速度と回転中心Ｏからの半径方向距離Ｄより単位時間当たりの円周方向の除去長さが求まり、除去長さと除去面積Ｍ３より単位時間当たりの除去量が算出される。ここで、半径方向距離Ｄが加工時間により変わるので除去量は時間により変化している。   FIG. 3A shows the positional relationship between the tool 1 and the workpiece 4 in the end face turning. In the figure, the cutting amount M1 of the tool 1 into the workpiece 4, the scanning direction R1 of the tool 1, the rotation direction R2 of the workpiece 4 fixed to the spindle 5, and the movement amount M2 of the tool 1 per rotation. The removal area is M3. Further, assuming that the rotation center O of the main shaft 5, the radial distance D from the rotation center O of the main shaft 5 to the tool 1, and the tool position 1a before one rotation, the movement amount M2 of the tool 1 per one rotation is the tool scanning speed. Is divided by the rotational speed of the work piece 4. The removal area M3 where the tool 1 contacts the workpiece 4 is calculated based on the obtained movement amount M2 and cutting amount M1 of the tool 1 per rotation and the cutting edge shape of the tool 1. Further, the removal length in the circumferential direction per unit time is obtained from the rotational speed of the workpiece 4 and the radial distance D from the rotation center O, and the removal amount per unit time is calculated from the removal length and the removal area M3. The Here, since the radial distance D varies with the machining time, the removal amount varies with time.

次に、発熱量算出器９で加工による単位時間当たりの発熱量を単位時間当たりの除去量と被加工物４の材質より算出する。発熱量を求める第１の方法として、切削理論に基づいて算出する方法がある。発熱量を求める第２の方法として、単位時間当たりの除去量及び被加工物４の材質に応じた切削による単位時間当たりの発熱量のデータベースを事前に作っておき、このデータベースより読み取る（求める）方法がある。例えば、図４に示す温度測定時における単位時間当たりの除去量は図５のように求められ、図４及び図５から単位時間当たりの除去量に対する発熱量を求めることができる。このような基礎実験を複数の加工条件で行うことにより発熱量のデータベースを作成しておくことができる。   Next, the calorific value calculator 9 calculates the calorific value per unit time due to machining from the removal amount per unit time and the material of the workpiece 4. As a first method for obtaining the calorific value, there is a method of calculating based on the cutting theory. As a second method for determining the amount of heat generation, a database of the amount of removal per unit time and the amount of heat generation per unit time by cutting according to the material of the workpiece 4 is created in advance and read from this database. There is a way. For example, the removal amount per unit time at the time of temperature measurement shown in FIG. 4 is obtained as shown in FIG. 5, and the heat generation amount with respect to the removal amount per unit time can be obtained from FIGS. By performing such basic experiments under a plurality of processing conditions, a database of calorific values can be created.

温度変化演算器１０では、加工中の工具１の温度変化を有限要素法による非定常熱解析により算出する。解析の境界条件は、求められている切削による発熱量、加工時の切削油が付着した状態の工具の熱伝達率、加工雰囲気の温度、工具の材質及び形状である。ここで、前記熱伝達率は、切削油を使用している状態で工具の温度を測定することにより同定しておく。   The temperature change calculator 10 calculates the temperature change of the tool 1 during machining by unsteady thermal analysis using a finite element method. The boundary conditions of the analysis are the calorific value obtained by cutting, the heat transfer coefficient of the tool in a state where the cutting oil is attached, the temperature of the working atmosphere, the material and shape of the tool. Here, the heat transfer coefficient is identified by measuring the temperature of the tool while using cutting oil.

熱変位演算器１１は、工具の熱変位量を、温度変化で作成した有限要素モデルより構造解析を行うことにより算出する。   The thermal displacement calculator 11 calculates the amount of thermal displacement of the tool by performing structural analysis from a finite element model created by temperature change.

加工プログラム補正装置１２は、加工プログラム入力装置７に入力されている加工プログラムから、熱変位演算器１１で推定された工具１の熱変位量を相殺するように補正した指令値を作成する。ＮＣ装置１３は、このように工具１の熱変位量を補正した加工プログラムによる指令値を出し、ＸＹテーブル３を駆動する。   The machining program correction device 12 creates a command value corrected so as to cancel out the thermal displacement amount of the tool 1 estimated by the thermal displacement calculator 11 from the machining program input to the machining program input device 7. The NC device 13 outputs a command value by the machining program in which the thermal displacement amount of the tool 1 is corrected in this way, and drives the XY table 3.

単位時間当たりの除去量から切削熱による工具の熱変位を推定するので、特殊な工具やセンサを用いることなく高精度に切削熱による工具の熱変位の補正を行うことができる。   Since the thermal displacement of the tool due to the cutting heat is estimated from the removal amount per unit time, the thermal displacement of the tool due to the cutting heat can be corrected with high accuracy without using a special tool or sensor.

なお、本実施例は、上記の端面旋削加工に限定されることなく、加工中に単位時間当たりの除去量が変化する他の加工に対しても同様に適用できる。   Note that the present embodiment is not limited to the above-described end face turning, and can be similarly applied to other machining in which the removal amount per unit time changes during machining.

図２は、実施例２による加工装置を示す。これは端面旋削加工のための加工装置であり、工具１と、工具１を固定する工具ホルダー２と、工具ホルダー２を保持し、端面旋削加工における切り込み方向（Ｙ方向）と走査方向（Ｘ方向）に駆動するＸＹテーブル３と、を有する。また、被加工物４を保持し、Ｙ軸中心に高速回転する主軸５は、定盤６に支持される。   FIG. 2 shows a processing apparatus according to the second embodiment. This is a processing device for end face turning, holding the tool 1, the tool holder 2 for fixing the tool 1, and the tool holder 2, and the cutting direction (Y direction) and the scanning direction (X direction) in the end face turning. XY table 3 to be driven. A spindle 5 that holds the workpiece 4 and rotates at high speed about the Y axis is supported by a surface plate 6.

制御系は、加工プログラム入力装置７と、除去量算出器８と、温度変化演算器１０と、熱変位演算器１１と、加工プログラム補正装置１２と、ＮＣ装置１３等を備え、矢印はデータの流れを示している。   The control system includes a machining program input device 7, a removal amount calculator 8, a temperature change calculator 10, a thermal displacement calculator 11, a machining program correction device 12, an NC device 13, etc. The flow is shown.

まず、加工プログラム入力装置７に、ＸＹテーブル３による切り込み量と走査速度、主軸５の回転速度、工具１の刃先形状を入力する。入力された情報より、切削による単位時間当たりの除去量を除去量演算器８で算出する。この除去量の算出は、以下の方法によって行う。   First, the cutting amount and scanning speed by the XY table 3, the rotation speed of the spindle 5, and the cutting edge shape of the tool 1 are input to the machining program input device 7. From the input information, the removal amount per unit time by cutting is calculated by the removal amount calculator 8. This removal amount is calculated by the following method.

図３（ａ）は、端面旋削加工における工具１と被加工物４の位置関係を示したものである。同図において、工具１の被加工物４への切り込み量Ｍ１、工具１の走査方向Ｒ１、主軸５に固定されている被加工物４の回転方向Ｒ２、１回転当たりの工具１の移動量Ｍ２、除去面積Ｍ３とする。また、主軸５の回転中心Ｏ、主軸５の回転中心Ｏから工具１までの半径方向距離Ｄ、１回転前の工具位置１ａとすると、１回転当たりの工具１の移動量Ｍ２は、工具走査速度を被加工物４の回転速度で割ることにより求められる。求められた１回転当たりの工具１の移動量Ｍ２と切り込み量Ｍ１、工具１の刃先形状により工具１が被加工物４に接する除去面積Ｍ３が算出される。また、被加工物４の回転速度と回転中心Ｏからの半径方向距離Ｄより単位時間当たりの円周方向の除去長さが求まり、除去長さと除去面積Ｍ３より単位時間当たりの除去量が算出される。ここで、半径方向距離Ｄが加工時間により変わるので除去量は時間により変化している。   FIG. 3A shows the positional relationship between the tool 1 and the workpiece 4 in the end face turning. In the figure, the cutting amount M1 of the tool 1 into the workpiece 4, the scanning direction R1 of the tool 1, the rotation direction R2 of the workpiece 4 fixed to the spindle 5, and the movement amount M2 of the tool 1 per rotation. The removal area is M3. Further, assuming that the rotation center O of the main shaft 5, the radial distance D from the rotation center O of the main shaft 5 to the tool 1, and the tool position 1a before one rotation, the movement amount M2 of the tool 1 per one rotation is the tool scanning speed. Is divided by the rotational speed of the work piece 4. The removal area M3 where the tool 1 contacts the workpiece 4 is calculated based on the obtained movement amount M2 and cutting amount M1 of the tool 1 per rotation and the cutting edge shape of the tool 1. Further, the removal length in the circumferential direction per unit time is obtained from the rotational speed of the workpiece 4 and the radial distance D from the rotation center O, and the removal amount per unit time is calculated from the removal length and the removal area M3. The Here, since the radial distance D varies with the machining time, the removal amount varies with time.

次に、温度変化演算器１０で単位時間当たりの除去量より工具１の温度変化を算出する。この工具１の温度変化を算出するのに用いる計算式を、以下に示す。   Next, the temperature change calculator 10 calculates the temperature change of the tool 1 from the removal amount per unit time. A calculation formula used to calculate the temperature change of the tool 1 is shown below.

Figure 0005127603
Figure 0005127603

上式において、ΔＴ（ｔ）は温度変化量、Ｖ（ｔ）は単位時間当たりの除去量、ｔは加工開始からの時間である。Ａ、Ｂ、Ｃは、工具１の形状及び材質、加工環境、被加工物４の材質により決まる定数であり、実際に工具１の温度を測定しながら除去量が変化する加工を行うことによって同定する。例えば、図４に示す温度測定時における単位時間当たりの除去量は加工プログラムにより図５のように求められ、図４及び図５から以下のように同定を行うことができる。   In the above equation, ΔT (t) is the temperature change amount, V (t) is the removal amount per unit time, and t is the time from the start of processing. A, B, and C are constants determined by the shape and material of the tool 1, the processing environment, and the material of the workpiece 4, and are identified by performing processing in which the removal amount changes while actually measuring the temperature of the tool 1. To do. For example, the removal amount per unit time at the time of temperature measurement shown in FIG. 4 is obtained as shown in FIG. 5 by the machining program, and identification can be performed as follows from FIG. 4 and FIG.

Ａは、図４のグラフにおいて加工開始から時間が経過し工具の温度変化が一定となっているａからｂの範囲における傾きと、図５のグラフにおいて、図４のグラフのａからｂの範囲と同時間であるｃからｄの範囲における傾きより求められる。   A is a slope in a range from a to b in which time has elapsed from the start of machining in the graph of FIG. 4 and the temperature change of the tool is constant, and in the graph of FIG. 5, the range from a to b in the graph of FIG. And the slope in the range from c to d, which is the same time as.

Ｂは、上式に図４におけるｔ＝０の値ｃ、図５におけるｔ＝０の値ｆ、先に求めたＡを代入し、ｔ＝０を計算することにより求められる。   B is obtained by substituting the value c at t = 0 in FIG. 4, the value f at t = 0 in FIG. 5, and A obtained previously in the above equation and calculating t = 0.

Ｃは、図４のｃからａまでの遅れ時間であり、上式が図４に一致するように繰り返し調整することにより定まる。   C is a delay time from c to a in FIG. 4 and is determined by repeatedly adjusting the above equation so as to match FIG.

このようにして、Ａ、Ｂ、Ｃを求めることで、単位時間当たりの除去量より工具の温度変化を算出できる。   Thus, by obtaining A, B, and C, the temperature change of the tool can be calculated from the removal amount per unit time.

温度変化演算器１０で算出した工具１の温度変化から、熱変位演算器１１で以下の式を用いて熱変位量を算出する。   From the temperature change of the tool 1 calculated by the temperature change calculator 10, the thermal displacement calculator 11 calculates the thermal displacement amount using the following formula.

Figure 0005127603
Figure 0005127603

ここで、ΔＬ（ｔ）は熱変位量、Ｄは工具１の材質により決まる熱膨張係数、ΔＴ（ｔ）は温度変化量である。図３（ｂ）は、工具１の工具ホルダー２による固定方法を示すもので、イモネジ１４によって工具１を工具ホルダー２に固定している。Ｌは、図３（ｂ）に示すように、工具１をイモネジ１４により固定している場所から工具先端までの長さである。   Here, ΔL (t) is a thermal displacement amount, D is a thermal expansion coefficient determined by the material of the tool 1, and ΔT (t) is a temperature change amount. FIG. 3B shows a method of fixing the tool 1 with the tool holder 2, and the tool 1 is fixed to the tool holder 2 with a set screw 14. L is the length from the place where the tool 1 is fixed with the set screw 14 to the tip of the tool, as shown in FIG.

加工プログラム補正装置１２は、加工プログラム入力装置７に入力されている加工プログラムから、熱変位演算器１１で推定された工具の熱変位量を補正した指令値を作成する。ＮＣ装置１３は、このように工具の熱変位量を補正した加工プログラムによる指令値を出し、ＸＹテーブル３を駆動する。   The machining program correction device 12 creates a command value obtained by correcting the thermal displacement amount of the tool estimated by the thermal displacement calculator 11 from the machining program input to the machining program input device 7. The NC device 13 outputs a command value by the machining program in which the thermal displacement amount of the tool is corrected in this way, and drives the XY table 3.

単位時間当たりの除去量から切削熱による工具の熱変位を推定するので、特殊な工具やセンサを用いることなく高精度に切削熱による工具の熱変位の補正を行うことができる。   Since the thermal displacement of the tool due to the cutting heat is estimated from the removal amount per unit time, the thermal displacement of the tool due to the cutting heat can be corrected with high accuracy without using a special tool or sensor.

なお、本実施例は、上記の端面旋削加工に限定されることなく、加工中に単位時間当たりの除去量が変化する他の加工に対しても同様に適用できる。   Note that the present embodiment is not limited to the above-described end face turning, and can be similarly applied to other machining in which the removal amount per unit time changes during machining.

実施例１を説明する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining Example 1; 実施例２を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining Example 2; 実施例１，２において単位時間当たりの除去量を算出する方法と、工具の熱変位を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the method of calculating the removal amount per unit time in Example 1, 2, and the thermal displacement of a tool. 端面旋削加工を行った時の工具の温度変化を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature change of the tool at the time of performing end face turning. 端面旋削加工を行った時の除去量の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the removal amount when performing end face turning.

符号の説明Explanation of symbols

１ 工具
２ 工具ホルダー
３ ＸＹテーブル
４ 被加工物
５ 主軸
６ 定盤
７ 加工プログラム入力装置
８ 除去量算出器
９ 発熱量算出器
１０ 温度変化演算器
１１ 熱変位演算器
１２ 加工プログラム補正装置
１３ ＮＣ装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tool 2 Tool holder 3 XY table 4 Workpiece 5 Spindle 6 Surface plate 7 Machining program input device 8 Removal amount calculator 9 Heat generation amount calculator 10 Temperature change calculator 11 Thermal displacement calculator 12 Machining program correction device 13 NC device

Claims (6)

加工プログラムに従って駆動される工具によって被加工物を加工する加工方法において、
前記加工プログラムに基づいて、単位時間当たりの除去量を算出する第１工程と、
前記除去量より加工中の前記工具の温度変化を算出する第２工程と、
前記温度変化から前記工具の熱変位量を推定する第３工程と、
前記工具の熱変位量を相殺するように前記加工プログラムの指令値を補正する第４工程と、を有することを特徴とする加工方法。 In a machining method for machining a workpiece with a tool driven according to a machining program,
A first step of calculating a removal amount per unit time based on the machining program;
A second step of calculating a temperature change of the tool being processed from the removal amount;
A third step of estimating a thermal displacement amount of the tool from the temperature change;
And a fourth step of correcting a command value of the machining program so as to cancel out the thermal displacement amount of the tool. 前記第３工程において、前記温度変化と前記工具の材質及び形状から前記工具の熱変位量を算出することを特徴とする請求項１に記載の加工方法。   The machining method according to claim 1, wherein, in the third step, a thermal displacement amount of the tool is calculated from the temperature change and the material and shape of the tool. 前記第２工程において、単位時間当たりの除去量と被加工物の材質から加工中の前記工具の温度変化を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の加工方法。   The machining method according to claim 1 or 2, wherein, in the second step, a temperature change of the tool during machining is calculated from a removal amount per unit time and a material of the workpiece. 前記第２工程において、単位時間当たりの除去量と被加工物の材質に応じて事前に作成された単位時間当たりの発熱量のデータベースから加工中の発熱量を求めて、前記発熱量と前記工具の材質及び形状から加工中の前記工具の温度変化を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の加工方法。   In the second step, the calorific value during processing is obtained from a database of calorific value per unit time created in advance according to the amount of removal per unit time and the material of the workpiece, and the calorific value and the tool The processing method according to claim 1, wherein a temperature change of the tool being processed is calculated from the material and shape of the tool. 前記第２工程において、前記工具の温度変化は以下の式によって求めることを特徴とする請求項３に記載の加工方法。
Figure 0005127603
 ここで、ΔＴ（ｔ）：温度変化量
Ｖ（ｔ）：単位時間当たりの除去量
Ａ、Ｂ、Ｃ：被加工物の材質、工具の材質及び形状によって決まる定数 The machining method according to claim 3, wherein in the second step, the temperature change of the tool is obtained by the following equation.
Figure 0005127603
 Where ΔT (t): temperature change amount
V (t): removal amount per unit time
A, B, C: Constants determined by workpiece material, tool material and shape 加工プログラムに従って被加工物を回転させ、工具を切り込み方向と走査方向に駆動して端面旋削加工を行う加工装置において、
前記加工プログラムに基づいて、単位時間当たりの除去量を算出する手段と、
前記除去量より前記工具の熱変位量を演算する手段と、
前記工具の熱変位量を相殺するように前記加工プログラムの指令値を補正する手段と、を有することを特徴とする加工装置。 In a processing apparatus that rotates a workpiece according to a processing program and drives a tool in a cutting direction and a scanning direction to perform end face turning,
Means for calculating a removal amount per unit time based on the machining program;
Means for calculating a thermal displacement amount of the tool from the removal amount;
And a means for correcting a command value of the machining program so as to cancel out the thermal displacement amount of the tool.
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