JP6615285B1 - Tool runout adjustment method and machine tool - Google Patents
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Abstract
【課題】工具ホルダに対する工具の最適な位相を演算し、該演算結果に基づいて工具ホルダに対して工具を再セットアップできるようにすること。【解決手段】複数の切れ刃と側面にマーカを設けた工具10を主軸112または工具ホルダ114に把持させ、主軸を加工回転数で回転させ、工具のシャンク部12の振れの大きさと位相およびマーカの位相を測定し、主軸を回転させ複数ある切れ刃16−1〜16−4ごとに工具の径方向の高さと中心軸線OTまわりの位相とを測定し、測定された工具のシャンク部の振れの大きさと位相と、切れ刃の径方向高さと位相とに基づいて、切れ刃の描く軌跡のばらつきが小さくなる工具を把持する位相を演算するようにした。【選択図】図1An optimal phase of a tool with respect to a tool holder is calculated, and the tool can be re-setup with respect to the tool holder based on the calculation result. A tool 10 provided with a plurality of cutting edges and markers on a side surface is gripped by a spindle 112 or a tool holder 114, the spindle is rotated at a machining rotational speed, and the magnitude and phase of the deflection of the tool shank 12 and the marker The phase of the tool is rotated, the height in the radial direction of the tool and the phase around the center axis OT are measured for each of the plurality of cutting edges 16-1 to 16-4 by rotating the main shaft, and the runout of the measured shank portion of the tool is measured. Based on the size and phase of the blade and the radial height and phase of the cutting edge, the phase for gripping the tool with which the variation of the locus drawn by the cutting edge is reduced is calculated. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、複数の切れ刃を有した回転工具の切れ刃の位置のばらつきによる工具の振れを低減する工具振れ調整方法および工具振れ調整方法を実行する工作機械に関する。 The present invention relates to a tool run adjustment method for reducing tool runout due to variations in the position of a cutting edge of a rotary tool having a plurality of cutting edges, and a machine tool for executing the tool runout adjustment method.
特許文献1には、工具の振れ量を測定して、検出した工具の振れ量が許容範囲より大きい場合に、主軸または工具ホルダの回転軸周りに工具の取り付け位相を変更する技術が記載されている。
工具ホルダに対してどのような位相で工具を再取付すれば、加工面粗さが小さくなり、また工具寿命の低下を防止できるのかについては特許文献1には記載されておらず、特許文献1に記載の技術では、工具の振れ量が許容範囲内になるまで、トライアンドエラー式に何度か工具を工具ホルダに取り付けなおして、工具の振れ量を測定しなければならない。 In what phase the tool is re-attached to the tool holder, the machined surface roughness is reduced and the reduction in tool life can be prevented. In the technique described in the above, the tool runout amount must be measured by reattaching the tool to the tool holder several times in a trial and error manner until the runout amount of the tool falls within an allowable range.
本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、工具ホルダに対する工具の最適な位相を演算し、工具ホルダに対して工具を再セットアップする方向と角度を演算し、該演算結果に基づいて工具ホルダに対して工具を再セットアップできるようにした工具振れの調整方法を提供することを目的としている。更に、本発明は、前記工具振れの調整方法を実行可能な工作機械を提供することを目的としている。 The present invention has a technical problem to solve such problems of the prior art, calculates the optimum phase of the tool with respect to the tool holder, calculates the direction and angle of re-setup of the tool with respect to the tool holder, and calculates the calculation. It is an object of the present invention to provide a tool run-out adjustment method that enables a tool to be re-setup with respect to a tool holder based on the result. Furthermore, an object of the present invention is to provide a machine tool capable of executing the tool runout adjustment method.
上述の目的を達成するために、本発明によれば、シャンク部と、該シャンク部の先端に結合され複数の切れ刃を有した刃部とを備えシャンク部の側面にマーカを設けた工具をシャンク部において主軸または工具ホルダに把持させ、主軸を回転させてワークを切削加工する工作機械の工具振れの調整方法において、主軸を加工回転数で回転させ、主軸の回転角度に応じて工具のシャンク部の振れの大きさと位相、および、マーカの位相を測定する工程と、主軸を低速で回転させ、複数ある切れ刃ごとに工具番号を振り、各切れ刃の半径方向の高さと主軸の中心軸線まわりの前記マーカに対する位相とを測定する工程と、測定された前記工具のシャンク部の振れの大きさと、前記マーカの位相と、前記各切れ刃の半径方向高さと位相とに基づいて、切れ刃の描く軌跡のばらつきが小さくなる工具を把持する位相を演算する工程と、前記演算した位相にて主軸または工具ホルダに対して工具を取り付けなおす工程とを備えた工具振れ調整方法が提供される。 In order to achieve the above-described object, according to the present invention, there is provided a tool including a shank portion and a blade portion having a plurality of cutting edges coupled to the tip of the shank portion and provided with a marker on a side surface of the shank portion. In a method of adjusting the tool runout of a machine tool that is gripped by the spindle or tool holder in the shank and rotates the spindle to cut the workpiece, the spindle is rotated at the machining speed, and the tool shank is adjusted according to the rotation angle of the spindle. Department of deflection magnitude and phase, and a step of measuring the phase of the marker, by rotating the spindle at a low speed, a plurality of swing the tool number for each cutting edge, the center height and the main shaft of the radius direction of each cutting edge and measuring the axial phase relative to the marker around, deflection of the size of the shank portion of the measured said tool, and the phase of the marker, based the on the semi-radial height and phase of the cutting edge There is provided a tool run-out adjustment method comprising a step of calculating a phase for gripping a tool with a small variation in the locus drawn by the cutting edge, and a step of reattaching the tool to the spindle or tool holder at the calculated phase. The
更に、本発明によれば、シャンク部と、該シャンク部の先端に結合され複数の切れ刃を有した刃部とを備えシャンク部の側面にマーカを設けた工具をシャンク部において主軸または工具ホルダに把持させ、主軸を回転させてワークを切削加工する工作機械において、工具のシャンク部および刃部の径方向の変位、ならびに前記マーカの有無を測定するセンサと、主軸の回転位相を検出する位相検出器と、前記センサおよび位相検出器で測定した前記主軸を加工回転数で回転させたときの主軸の回転角度に応じた工具のシャンク部の振れの大きさと、前記マーカの位相と、前記主軸を低速で回転させたときの前記工具の各切れ刃の半径方向の高さと、前記マーカに対する位相とに基づき、切れ刃の高さのばらつきが小さくなる工具を把持する位相を求める演算部と、前記演算部で求めた位相を表示する表示装置、および前記演算部で求めた位相に工具を取り付けなおす自動工具セットアップ装置のうち少なくとも一方を有した修正部とを備えた工作機械が提供される。 Furthermore, according to the present invention, a tool having a shank portion and a blade portion having a plurality of cutting edges coupled to the tip of the shank portion and provided with a marker on the side surface of the shank portion is provided with a spindle or a tool holder in the shank portion. In a machine tool for cutting a workpiece by rotating the spindle and rotating the spindle, a sensor for measuring the radial displacement of the tool shank and blade and the presence or absence of the marker, and a phase for detecting the rotation phase of the spindle A detector, the magnitude of the shank of the tool according to the rotation angle of the spindle when the spindle measured by the sensor and the phase detector is rotated at the processing rotation speed, the phase of the marker, and the spindle and the radial direction of each cutting edge of the tool when rotated at a low speed high, based on the phase with respect to the marker, position for gripping a tool variations in height of the cutting edge is reduced A calculation unit for obtaining a Bei a correction unit having at least one of the arithmetic unit in the display device for displaying a phase obtained, and before Ki演 calculation unit with automatic tool setup device reseating tool phase obtained A machine tool is provided.
本発明によれば、工具ホルダに対する工具の最適な位相を求めることが可能となる。これにより、工具ホルダに対して工具を取り付けなおす再セットアップの作業が軽減され、それに要する時間が短縮可能となる。また、求めた最適な位相に基づいて、工具振れを調整することによって、加工面粗さまたは加工面精度を改善可能となる。更に、特定の切れ刃の切込み量が過度に大きくなることが防止できるので、早期に切れ刃が摩耗することが防止可能となる。 According to the present invention, the optimum phase of the tool with respect to the tool holder can be obtained. As a result, the work of re-setup for reattaching the tool to the tool holder is reduced, and the time required for it can be shortened. Further, the machined surface roughness or the machined surface accuracy can be improved by adjusting the tool runout based on the obtained optimum phase. Furthermore, since the cutting amount of the specific cutting edge can be prevented from becoming excessively large, it is possible to prevent the cutting edge from being worn out at an early stage.
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図1、2を参照すると、本発明の工具振れ調整方法を実行する工作機械100は、床面に固定する基台としてのベッド102、ベッド102の後方部分において上面に固定されたコラム104、コラム104の前面に水平左右方向であるX軸方向(図1では紙面に垂直な方向)に往復動可能に取り付けられたXスライダ106、Xスライダ106の前面に鉛直方向(Z軸方向)に往復動可能に取り付けられたZスライダ108、Zスライダ108と共に移動するようにZスライダ108に取り付けられ、主軸112を鉛直な回転軸線O周りに回転可能に支持する主軸装置110、および、ベッド102の前方部分において上面に水平前後方向(図1では左右方向)に往復動可能に取り付けられ加工すべきワーク(図示せず)取り付けるテーブル116を主要な構成要素として具備している。主軸装置110は、主軸112を回転駆動する主軸モータ(図示せず)および回転軸線O周りの主軸112の回転位置または位相を検知するロータリーエンコーダのような検知器を含んでいる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Referring to FIGS. 1 and 2, a
主軸112の下端部には、工具ホルダ114を介してボールエンドミルやフラットエンドミルのような回転工具10(以下、単に工具10を記載する)が取り付けられる。主軸112の下端部にはテーパ穴(図示せず)が形成されており、該テーパ穴に工具ホルダ114のテーパ部114aを嵌合させ、主軸112内に配設されているクランプ装置(図示せず)によって工具ホルダ114が主軸112の下端部にクランプされる。
A
図3〜図6を参照すると、工具10は、工具ホルダ114の工具挿入穴(図示せず)に挿入されるシャンク部12を有している。シャンク部12は中心軸線OTに沿って延びる円筒形状を呈している。シャンク部12の表面には、凹凸より成るマーカ14が設けられている。シャンク部12の先端には、複数の、本実施形態では4枚の切れ刃16−1〜16−4が形成された刃部16が一体的に結合されている。刃部16に形成する切れ刃の数は、4枚よりも少ない例えば2枚、或いは、4枚より多い例えば6枚または8枚であってもよい。或いは、刃部16に奇数枚の切れ刃を形成してもよい。
3 to 6, the
テーブル116には、工具の径方向の変位を測定するセンサとして、レーザ測定器118、120が配設されている。レーザ測定器118、120は、例えばブルームノボテスト社から市販されているLC50-DIGILOGのようなレーザビームを用いた測定器とすることができる。レーザ測定器118、120は、それぞれY軸、X軸方向にレーザビームLBY、LBXを照射するようにテーブル116に配置、固定されている。レーザ測定器118、120は、テーブル116上においてワーク(図示せず)の加工を妨げない位置に配置されていることは言うまでもない。レーザ測定器118、120は、Y軸方向およびX軸方向に工具10の径方向の変位を測定可能な測定器である。工具の径方向の変位を測定するセンサはCCDカメラのような撮像装置であってもよい。
図1、2には特に図示されていないが、工作機械100は、Xスライダ106、テーブル116およびZスライダ108をX軸、Y軸、Z軸方向に往復駆動するX軸、Y軸、Z軸の直線送り装置を備えている。X軸、Y軸、Z軸の直線送り装置は、X軸、Y軸、Z軸方向に延設されたボールねじ(図示せず)、該Xスライダ106、テーブル116、Zスライダ108に取り付けられX軸、Y軸、Z軸方向のボールねじに夫々係合するナット(図示せず)、X軸、Y軸、Z軸方向のボールねじの端部に結合されたサーボモータ(図示せず)、X軸、Y軸、Z軸方向の座標値を測定するデジタルスケール(図示せず)等を含むことができる。工作機械100は、更に1つまたは2つの回転送り軸装置(図示せず)備えていてもよい。
Although not particularly shown in FIGS. 1 and 2, the
更に、工作機械100は、工具ホルダ114に装着されている工具10を複数組収納した工具マガジン(図示せず)や、該工具マガジンと主軸112との間で、工具ホルダ114に装着されて工具10を工具ホルダ114と共に交換する工具交換装置(図示せず)を備えていてもよい。
Further, the
工作機械100は、X軸、Y軸、Z軸方向の送り装置、主軸装置110、レーザ測定器118、120等を制御する制御装置122を具備している。制御装置122は、また、工具ホルダに対する工具の最適な位相を演算する演算部を構成する。制御装置122は、CPU(中央演算素子)、RAM(ランダムアクセスメモリ)やROM(リードオンリーメモリ)のようなメモリ装置、HDD(ハードディスクドライブ)やSSD(ソリッドステートドライブ)のような記憶デバイス、出入力ポート、および、これらを相互接続する双方向バスを含むコンピュータ、送り装置や主軸装置110に電力を供給するアンプ(図示せず)および関連するソフトウェアから構成することができる。
The
制御装置122は、送り装置のサーボモータや主軸モータを制御するNC装置、レーザ測定器118、120や工具交換装置等を制御する機械制御装置を含んでいてもよい。或いは、工作機械を制御する一般的なNC装置や機械制御装置の一部としてソフトウェア的に構成してもよい。制御装置122は、工作機械100の近傍に配置された制御盤(図示せず)内に配置された電気回路によって形成することができる。制御盤は、工作機械100を包囲するカバー(図示せず)の側面に取り付けることができる。制御盤は工作機械100の作動状態を表示する液晶ディスプレイのような表示装置(図示せず)を含むことができる。
The
切れ刃16−1〜16−4は、図5に示すように、工具10の中心軸線OTに関して対称に配置されるように設計される。然しながら、切れ刃16−1〜16−4を研削するときの加工誤差や、切れ刃16−1〜16−4にコーティングする際の膜厚の不均一性のために、図6に示すように、切れ刃16−1〜16−4の高さまたは切れ刃16−1〜16−4の先端点の径方向の位置が区々となる。切れ刃16−1〜16−4の高さの違いから、加工面精度が低下したり、或いは、特定の切れ刃、例えば図6の例では、切れ刃の高さが最も高い切れ刃16−3が早期に摩耗してしまう問題が生じる。
The cutting edges 16-1 to 16-4 are designed so as to be arranged symmetrically with respect to the central axis OT of the
一方、主軸112、工具ホルダ114は、中心軸線OH周りのアンバランスを不可避的に有しており、主軸112が高速で回転すると、主軸112の回転軸線O周りに振れを生じる。こうした工具ホルダ114の振れによって、加工中に工具10がワークの表面に対して接近、離反するので、加工面粗さまたは加工面精度が低下する。
On the other hand, the
このように、工具ホルダ114が持っているアンバランスと、工具10の切れ刃16−1〜16−4の高さの不均一性とが合成された最終的な工具の芯振れは、工具ホルダ114に取り付けられた工具10の工具ホルダ114に対する位相、つまり工具ホルダ114に対する工具10の中心軸線OT周りの角度位置によって変化し、それによって、加工面粗さまたは加工面精度が変化する。本発明は、こうした工具ホルダ114のアンバランスに基づく中心軸線OH周りの振れと、工具10の切れ刃16−1〜16−4の高さの不均一性とが互いに相殺されるように、工具ホルダ114に対する工具10の位相を決定し、工具10を工具ホルダ114に取り付け直す或いは再セットアップすることによって、工具の振れを調節するようになっている。
Thus, the final runout of the tool, in which the unbalance of the
以下、工具振れの調節方法を具体的に説明する。
図7は、工具ホルダ114のアンバランスに基づく振れの測定結果を模式的に示したグラフである。図7において、曲線1はレーザ測定器120によってX軸方向に照射されたレーザビームLBXによって測定したシャンク部12の振れであり、曲線2はレーザ測定器118によってY軸方向に照射されたレーザビームLBYによって測定したシャンク部12の振れを示している。
Hereinafter, a method for adjusting the tool runout will be described in detail.
FIG. 7 is a graph schematically showing a measurement result of runout based on the unbalance of the
曲線1を得るために、まず、図3において参照符号LB1で示すように、レーザ測定器120によってX軸方向に照射されたレーザビームLBXがマーカ14の高さ(Z軸方向位置)に位置するように、工作機械100のX軸、Y軸、Z軸の送り装置によって、工具10とテーブル116とを相対移動させる。主軸112を加工回転数、図7の例では15000RPMで回転させ、シャンク部12の振れを測定する。なお、一般的に、回転工具のシャンク部の真円誤差は無視し得る程度に小さい。測定の間、工具10はX軸、Y軸、Z軸方向へ移動しない。
In order to obtain the
同様に、曲線2も同様に、図3において参照符号LB1で示すように、レーザ測定器118によってY軸方向に照射されたレーザビームLBYがマーカ14の高さ(Z軸方向位置)に位置するように、工作機械100のX軸、Y軸、Z軸の送り装置によって、工具10とテーブル116とを相対移動させる。主軸112を加工回転数、図7の例では15000RPMで回転させ、シャンク部12の振れを測定する。測定の間、工具10はX軸、Y軸、Z軸方向へ移動しない。
Similarly, in the curve 2 as well, as indicated by reference numeral LB1 in FIG. 3, the laser beam LBY irradiated in the Y-axis direction by the
こうして得られた2つの曲線1、2は、マーカ14の回転位置または位相が、X軸方向のレーザビームLBXとマーカ14とが交差したときに曲線1、2中に現れる変動PSX1、PSX2、…、および、Y軸方向のレーザビームLBYとマーカ14とが交差したときに曲線1、2に現れる変動PSY1、PSY2、…として含んでいる。PSXi (i=1, 2, 3, …)とPSYi (i=1, 2, 3, …)との間の時間差Δt1t2は、90°の位相差に相当する時間差であり、図7の例では1msである。同様に、PSXiとPSXi+1 (i=1, 2, 3, …)またはPSYiとPSYi+1 (i=1, 2, 3, …)との間の時間差Δt2t3は1回転の位相差に相当する時間差であり、図7の例では4msとなる。
The two
曲線1、2に基づき、図8に示すような、互いに直交する二つの単振動(曲線1、2)を順序対として得られる点の軌跡であるリサージュ曲線CLを得ることができる。リサージュ曲線CLは、工具10の中心軸線OTに垂直な平面(XY平面)内における中心軸線OTの軌跡であると考えることができる。つまり、図9に示すように、工具10は、その中心軸線OTを中心に回転すると共に、リサージュ曲線CLに沿って旋回することなり、切れ刃16−1〜16−4の軌跡は2つの円運動の合成となる。図10は、リサージュ曲線CLに沿って工具10の中心軸線OTが移動する間の切れ刃16−1〜16−4の位置を示す概略図である。実際の切削加工は、これに、工作機械100のX軸、Y軸、Z軸の送り装置による工具経路に沿ったワークに対する工具10の相対移動が加わる。
Based on the
図9、10において、工具10−1は、マーカ14がワークの加工面に正対している回転位置にある状態を示しており、以下の説明では、この回転位置を回転角=0°の位置とする。工具10−2は、回転角=0°の位置から反時計方向に90°回転した位置(回転角=90°)にある工具10の状態を、工具10−3、10−4は、更に反時計方向に90°ずつ回転した位置(回転角=180°、270°)にある工具10の状態を示している。なお、本実施形態では、マーカ14は、中心軸線OTに関して切れ刃16−1と同じ角度位置(位相)に配置されているが、本発明はこうした位置関係に限定されず、マーカ14は、シャンク部12の表面において中心軸線OTに関して如何なる角度位置に配置されていてもよい。
9 and 10, the tool 10-1 shows a state where the
図11は、回転する工具10が、矢印Aで示すように直線状の工具経路PTに沿って移動する間に、回転角=90°、180°、270°、0°、…0°の回転位置でワークに係合している切れ刃16−1〜16−4の先端点を複数の線分Lで結んだ線図である。複数の線分Lで形成される形状は、回転角=0°で谷底PVとなり、回転角=180°で頂点PPとなっている。
FIG. 11 shows the rotation angle = 90 °, 180 °, 270 °, 0 °,... 0 ° while the rotating
図12は、回転角=90°、180°、270°、0°、…0°の回転位置において切れ刃16−1〜16−4が描く軌跡202を示しており、これに基づいてワークに形成される加工面200の概略図である。加工面200には、切れ刃16−1〜16−4の先端点が描く多数の軌跡202による多数のカスプが形成される。個々のカスプの高さは切れ刃16−1〜16−4の夫々の軌跡202によって決定されるが、このカスプは、上述した複数の線分Lに沿って波打つように配置される。
FIG. 12 shows a
そこで、本発明では、リサージュ曲線CLと、切れ刃16−1〜16−4の高さのデータに基づいて、加工面200が最も平坦になるように、工具ホルダ114に対する工具10の位相を決定することによって、加工面200の精度を高めるようにしている。一例として、既述した実施形態では、谷底PVで切れ刃16−1〜16−4のうち最も高さの低い切れ刃16−1がワークと係合し、頂点PPで最も高い切れ刃16−4がワークに係合するように、工具ホルダ114に対して工具10の位相を決定することができる。
Therefore, in the present invention, based on the Lissajous curve CL and the height data of the cutting edges 16-1 to 16-4, the phase of the
次に、図13に示すフローチャートに基づいて、本発明の工具振れ調整方法の一例を説明する。
まず、加工に先立って、工作機械100のX軸、Y軸、Z軸の送り装置によって、主軸112の先端に装着されている工具10をレーザ測定器118、120の何れか一方に接近させる。次いで、工具10の切れ刃16−1〜16−4の刃先位置にレーザ測定器118、120の何れか一方のレーザビームLBYまたはLBXを照射し、加工回転数で主軸112を回転して、工具の切れ刃16−1〜16−4の刃先位置の振れまたは工具の切れ刃16−1〜16−4の高さを測定し、これに基づいて、加工面粗さを予測する(ステップS10)。
Next, an example of the tool runout adjustment method of the present invention will be described based on the flowchart shown in FIG.
First, prior to machining, the
予測される加工面粗さが許容範囲内にある場合(ステップS12でNOの場合)、当該工具10によって加工が開始され(ステップS14)、工具振れの調整は行われずに工具振れ調整方法は終了する(ステップS16)。 When the predicted machining surface roughness is within the allowable range (NO in step S12), machining is started by the tool 10 (step S14), and the tool runout adjustment method is finished without adjusting the tool runout. (Step S16).
予測される加工面粗さが許容範囲内にない場合(ステップS12でYESの場合)、マーカ14にレーザ測定器118、120のレーザビームLBY、LBXを順次照射し、加工回転数で主軸112を回転して、シャンク部12の振れを測定する(ステップS18)。これに基づいて、リサージュ曲線CLを求める。
If the predicted machining surface roughness is not within the allowable range (YES in step S12), the laser beam LBY and LBX of the
次いで、マーカ14にレーザ測定器118、120の何れか一方のレーザビームLBYまたはLBXが接するように照射して、そのときの主軸112の回転角度位置を求める(ステップS20)。この回転角度位置は既述の回転角=0°の位置となる。
Next, the
回転角=0°の位置のまま、図3において参照符号LB2で示すように、レーザ測定器118、120の何れか一方のレーザビームLBYまたはLBXが切れ刃16−1の高さ(Z軸方向位置)に位置するように、主軸112をZ軸方向に送り(ステップS22)り、回転角=0°の位置から主軸112を低速、例えば1RPMで1回転させ、切れ刃16−1〜16−4の高さを測定する(ステップS24)。このように、主軸112を低速で回転して切れ刃16−1〜16−4の高さを測定することによって、主軸の回転振れの影響をなくすことができる。
As indicated by reference numeral LB2 in FIG. 3, the laser beam LBY or LBX of either of the
ワークを加工する加工面がXZ平面であるか、YZ平面であるかによって、工具ホルダに対する工具の最適な位相が変わるので、加工方向を考慮して測定に用いるレーザビームLBYまたはLBXを選択する。図11、12は、加工面はYZ平面に形成される例を示している。また、加工面がXZ平面、YZ平面の区別なく、工具10の全周で加工を行う場合には、加工面の向きと加工面粗さとを求め、加工面粗さの変動が小さくなる条件を求めるようにする。
Since the optimum phase of the tool with respect to the tool holder changes depending on whether the machining surface for machining the workpiece is the XZ plane or the YZ plane, the laser beam LBY or LBX used for measurement is selected in consideration of the machining direction. 11 and 12 show an example in which the processed surface is formed on the YZ plane. In addition, when machining is performed on the entire circumference of the
ステップS18、ステップS24で求めたリサージュ曲線CLおよび切れ刃16−1〜16−4の高さに基づいて、工具ホルダ114に対する工具10の最適な位相、つまりマーカ14からの回転角度位置を演算し、加工のシミュレーションから加工面粗さを予測する(ステップS26)。予測される加工面粗さが許容範囲内になると見込まれる場合(ステップS28でYESの場合)、工具10を工具ホルダ114に対して演算された位相に再セットアップし(ステップS30)、工具振れ調整方法は終了する(ステップS32)。予測される加工面粗さが許容範囲内になるとは見込まれない場合(ステップS28でNOの場合)、工具10または工具ホルダ114を別のものに交換すべき警告を工作機械100の表示装置に表示することによって、その旨オペレータに指示し(ステップS34)、工具振れ調整方法は終了する(ステップS36)。
Based on the Lissajous curve CL obtained in step S18 and step S24 and the heights of the cutting edges 16-1 to 16-4, the optimum phase of the
ステップS30における工具ホルダ114に対する工具10の再セットアップは、工作機械100のオペレータが手動にて行うこともできるが、工具ホルダ114に対する位相を変更することなく工具10を工具ホルダ114から抜去し、次いで、ステップS26で演算された位相に工具10または工具ホルダ114を割り出して、工具10を工具ホルダ114に装着する専用の自動工具セットアップ装置(図示せず)を用いて行うことができる。自動再セットアップ装置にロボットを用いてもよい。
The re-setup of the
また、既述の実施形態では、工具10は工具ホルダ114を介して主軸112に把持させるようになっていたが、本発明は、これに限定されず、工具10は主軸112に直接把持させるようにしてもよい。自動再セットアップ装置は、主軸112から工具10を抜去し、ステップS26で演算された位相に工具10または主軸112を割り出して、工具10を主軸112に装着するようにできる。
In the embodiment described above, the
更に、既述の実施形態ではリサージュ曲線CLを用いて加工のシミュレーションを行うように説明したが、必ずしもリサージュ曲線CLを描く或いは表示することを意味しない。シャンク部12の振れの測定値に基づいて、工具ホルダ114の回転角を変数として工具ホルダ114の中心軸線OHのX、Y座標値が決定できれば、加工のシミュレーションは可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the processing simulation is performed using the Lissajous curve CL. However, it does not necessarily mean that the Lissajous curve CL is drawn or displayed. If the X and Y coordinate values of the center axis OH of the
本実施形態によれば、中心軸線OH(OT)周りの工具ホルダ114に対する工具10の最適な位相を求めることが可能となり、従って、工具ホルダ114に対して工具10を取り付け直す再セットアップの作業が軽減され、それに要する時間が短縮可能となる。また、求めた最適な位相に基づいて、工具振れを調整することによって、加工面粗さまたは加工面精度を改善可能となる。また、切れ刃16−1〜16−4のうち特定の切れ刃の切込み量が過度に大きくなることが防止できるので、工具10の寿命が想定される時間よりも短くなることを防止可能となる。
According to the present embodiment, it is possible to obtain the optimum phase of the
10 回転工具
12 シャンク部
14 マーカ
16 刃部
16−1 切れ刃
16−2 切れ刃
16−3 切れ刃
16−4 切れ刃
100 工作機械
102 ベッド
104 コラム
106 Xスライダ
108 Zスライダ
110 主軸装置
112 主軸
114 工具ホルダ
114a テーパ部
116 テーブル
118 レーザ測定器
120 レーザ測定器
122 制御装置
200 加工面
202 軌跡
LBX レーザビーム
LBY レーザビーム
DESCRIPTION OF
Claims (5)
主軸を加工回転数で回転させ、主軸の回転角度に応じて工具のシャンク部の振れの大きさと位相、および、マーカの位相を測定する工程と、
主軸を低速で回転させ、複数ある切れ刃ごとに工具番号を振り、各切れ刃の半径方向の高さと主軸の中心軸線まわりの前記マーカに対する位相とを測定する工程と、
測定された前記工具のシャンク部の振れの大きさと、前記マーカの位相と、前記各切れ刃の半径方向高さと位相とに基づいて、切れ刃の描く軌跡のばらつきが小さくなる工具を把持する位相を演算する工程と、
前記演算した位相にて主軸または工具ホルダに対して工具を取り付けなおす工程と、
を備えたことを特徴とした工具振れ調整方法。 A tool having a shank portion and a blade portion coupled to the tip of the shank portion and having a plurality of cutting edges and provided with a marker on the side surface of the shank portion is gripped by the spindle or tool holder in the shank portion, and the spindle is rotated. In the adjustment method of tool runout of machine tools that cut workpieces,
A step of rotating the spindle at the machining rotation speed and measuring the magnitude and phase of the shank of the tool according to the rotation angle of the spindle and the phase of the marker;
Rotating the spindle at a low speed, a step of measuring the phase with respect to plurality of swing the tool number for each cutting edge, the marker around the central axis of the height and the main shaft of the radius direction of each cutting edge,
And the magnitude of the deflection of the shank portion of the measured said tool, and the phase of the marker, based the on the semi-radial height and phase of the cutting edge, the variation of the trajectory drawn by the cutting edge grips the tool decreases Calculating the phase;
Reattaching the tool to the spindle or tool holder at the calculated phase;
A tool runout adjustment method characterized by comprising:
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記2方向の一方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記2方向の他方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
上記2方向の測定値から工具のシャンク部の振れの大きさと主軸の回転位相を求めるようにした請求項1に記載の工具振れ調整方法。 Prepare a laser measuring instrument that can irradiate a laser beam in two directions that define a plane perpendicular to the axis of rotation of the spindle.
Irradiating the shank portion of the tool rotating at the processing rotational speed with a laser beam in one of the two directions, and measuring the magnitude of deflection in the irradiation direction of the laser beam and the rotational phase of the spindle;
Irradiating the shank portion of the tool rotating at the processing rotational speed with the laser beam in the other direction of the two directions, and measuring the magnitude of deflection in the irradiation direction of the laser beam and the rotational phase of the spindle,
The tool run-out adjustment method according to claim 1, wherein a magnitude of run-out of the shank portion of the tool and a rotation phase of the spindle are obtained from the measured values in the two directions.
工具のシャンク部および刃部の径方向の変位、ならびに前記マーカの有無を測定するセンサと、
主軸の回転位相を検出する位相検出器と、
前記センサおよび位相検出器で測定した前記主軸を加工回転数で回転させたときの主軸の回転角度に応じた工具のシャンク部の振れの大きさと、前記マーカの位相と、前記主軸を低速で回転させたときの前記工具の各切れ刃の半径方向の高さと、前記マーカに対する位相とに基づき、切れ刃の高さのばらつきが小さくなる工具を把持する位相を求める演算部と、
前記演算部で求めた位相を表示する表示装置、および前記演算部で求めた位相に工具を取り付けなおす自動工具セットアップ装置のうち少なくとも一方を有した修正部と、
を備えることを特徴とした工作機械。 A tool having a shank portion and a blade portion coupled to the tip of the shank portion and having a plurality of cutting edges and provided with a marker on the side surface of the shank portion is gripped by the spindle or tool holder in the shank portion, and the spindle is rotated. In machine tools that cut workpieces,
A sensor for measuring the radial displacement of the shank part and the blade part of the tool and the presence or absence of the marker ;
A phase detector that detects the rotational phase of the spindle;
Rotation speed of the shank of the tool according to the rotation angle of the main shaft when the main shaft measured by the sensor and the phase detector is rotated at the processing rotation speed, the phase of the marker, and the main shaft at low speed A calculation unit for obtaining a phase for gripping the tool with a small variation in the height of the cutting edge based on the radial height of each cutting edge of the tool and the phase with respect to the marker ,
A correction unit having at least one of the display device, and the front Ki演 calculation unit with automatic tool setup device reseating tool phase obtained which displays a phase which has been determined by the computing unit,
A machine tool characterized by comprising:
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記2方向の一方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
加工回転数で回転する工具のシャンク部に前記2方向の他方の方向にレーザビームを照射して、該レーザビームの照射方向の振れの大きさと主軸の回転位相を測定し、
上記2方向の測定値から工具のシャンク部の振れの大きさと主軸の回転位相を求めるようにした請求項4に記載の工作機械。 The sensor includes a laser measuring device that emits a laser beam in two directions that define a plane perpendicular to the rotation axis of the main shaft,
Irradiating the shank portion of the tool rotating at the processing rotational speed with a laser beam in one of the two directions, and measuring the magnitude of deflection in the irradiation direction of the laser beam and the rotational phase of the spindle;
Irradiating the shank portion of the tool rotating at the processing rotational speed with the laser beam in the other direction of the two directions, and measuring the magnitude of deflection in the irradiation direction of the laser beam and the rotational phase of the spindle,
The machine tool according to claim 4, wherein a magnitude of deflection of the shank portion of the tool and a rotational phase of the spindle are obtained from the measured values in the two directions.
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