JP6855218B2 - Machine tools and how to operate machine tools - Google Patents

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本発明は、熱変位が発生したワークを高精度に加工することができる工作機械及び工作機械の運転方法に関する。 The present invention relates to a machine tool capable of processing a workpiece in which thermal displacement has occurred with high accuracy, and a method of operating the machine tool.

近年、工作機械の技術分野においては、加工精度に対する要求が益々高くなってきている。これに対して、工作機械の加工精度を低下させる要因の１つとして、機体の熱変位が考えられている。 In recent years, in the technical field of machine tools, the demand for machining accuracy has been increasing more and more. On the other hand, thermal displacement of the machine tool is considered as one of the factors that lower the machining accuracy of the machine tool.

工作機械においては、それ自体に複数の熱発生源を有するだけでなく、環境温度の変化や機械運転状態等の様々な要因で、機体に熱変位が発生してしまう。このように、機体に熱変位が発生すると、工具とワーク（被加工物）との間の相対位置関係にずれが生じることになり、加工精度に悪影響を及ぼすおそれがある。 A machine tool not only has a plurality of heat generation sources in itself, but also causes thermal displacement in the machine tool due to various factors such as a change in environmental temperature and a machine operating state. As described above, when thermal displacement occurs in the machine body, the relative positional relationship between the tool and the work (workpiece) is deviated, which may adversely affect the machining accuracy.

そこで、従来から、機体の熱変位に起因した加工誤差を抑制するようにした工作機械が、種々提供されている。このような工作機械の中には、機体の温度から求められた熱変位量に基づいて、上記相対位置関係のずれ、即ち、加工誤差を補正するようにしたものがある。 Therefore, conventionally, various machine tools have been provided in which machining errors caused by thermal displacement of the airframe are suppressed. Among such machine tools, there are those that correct the deviation of the relative positional relationship, that is, the machining error, based on the amount of thermal displacement obtained from the temperature of the machine body.

そして、上述したような、加工誤差を補正するための補正機能を有する工作機械としては、例えば、特許文献１に開示されている。 A machine tool having a correction function for correcting a machining error as described above is disclosed in, for example, Patent Document 1.

特開２０１１−１４００９８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-14008

ここで、加工対象物となるワークは、機械に取り付けられているため、当該機械から、熱的影響を受けることになる。これにより、ワークにおいても、その材質の種類に関わらず、熱変位が発生するおそれがある。 Here, since the work to be processed is attached to the machine, it is thermally affected by the machine. As a result, even in the work, thermal displacement may occur regardless of the type of the material.

このような、ワークに発生する熱変位を抑える手段としては、例えば、機械を恒温室内に設置して、ワークの温度を一定に保持する方法が考えられる。しかしながら、室内温度を厳密に管理するためには、温調設備等に膨大な費用が必要となり、実際には、恒温室のような設備を採用できないのが現状となっている。よって、工作機械における加工精度の向上を図るためには、ワークの熱変位（温度変化）についても、加工動作に加味する必要があると考えられる。 As a means for suppressing such thermal displacement generated in the work, for example, a method of installing a machine in a thermostatic chamber to keep the temperature of the work constant can be considered. However, in order to strictly control the indoor temperature, a huge amount of cost is required for temperature control equipment and the like, and in reality, it is not possible to adopt equipment such as a constant temperature room. Therefore, in order to improve the machining accuracy of the machine tool, it is considered necessary to take the thermal displacement (temperature change) of the workpiece into consideration in the machining operation.

このとき、上述したように、ワークに発生した熱変位を加工動作に加味するためには、その熱変位が発生したワークの形状を計測する必要がある。しかしながら、ワークにおける熱変位の挙動を的確に把握した上で、当該ワークの形状を計測しないと、適切な計測結果を得られないため、加工精度の低下を招くおそれがある。 At this time, as described above, in order to add the thermal displacement generated in the work to the machining operation, it is necessary to measure the shape of the work in which the thermal displacement is generated. However, if the shape of the work is not measured after accurately grasping the behavior of thermal displacement in the work, an appropriate measurement result cannot be obtained, which may lead to a decrease in machining accuracy.

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、ワークに熱変位が発生しても、安定的で、且つ、再現性の高い加工精度を得ることができる工作機械及び工作機械の運転方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and is a machine tool and a method of operating the machine tool, which can obtain stable and highly reproducible machining accuracy even if thermal displacement occurs in the workpiece. The purpose is to provide.

上記課題を解決する第１の発明に係る工作機械の運転方法は、
工具とワークとを相対的に移動させて、前記ワークを所定の形状に加工する工作機械の運転方法において、
ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度変化量が所定の温度許容値を超えると、前記ワークに温度変化による熱変位が発生したと判断して、前記ワークへの加工を取り止めると共に、その熱変位が発生した前記ワークの形状をワーク形状計測器によって計測し、
前記ワーク形状計測器によって計測された前記ワークの形状に基づいて、前記工具が前記ワークを加工するための加工プログラムを作成し、
作成した前記加工プログラムに従って、前記工具と、熱変位が発生した前記ワークとを相対的に移動させることにより、熱変位が発生した前記ワークを、その熱変位量に応じた形状に加工する
ことを特徴とする。 The method of operating a machine tool according to the first invention for solving the above problems is
In the operation method of a machine tool in which a tool and a work are relatively moved to process the work into a predetermined shape,
When the amount of temperature change of the work detected by the work temperature detector exceeds a predetermined temperature tolerance, it is determined that the work has undergone thermal displacement due to the temperature change, and the machining to the work is stopped and the work is stopped. The shape of the work in which thermal displacement has occurred is measured by a work shape measuring instrument.
Based on the shape of the work measured by the work shape measuring instrument, the tool creates a machining program for machining the work.
By relatively moving the tool and the work in which the thermal displacement has occurred according to the created machining program, the work in which the thermal displacement has occurred is machined into a shape corresponding to the amount of the thermal displacement. It is a feature.

上記課題を解決する第２の発明に係る工作機械の運転方法は、
前記ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度と、機体温度検出器によって検出された機体の温度との温度差が、所定の温度差内にあるときに、加工を開始する
ことを特徴とする。 The method of operating the machine tool according to the second invention for solving the above problems is
It is characterized in that processing is started when the temperature difference between the temperature of the work detected by the work temperature detector and the temperature of the machine detected by the machine body temperature detector is within a predetermined temperature difference. To do.

上記課題を解決する第３の発明に係る工作機械の運転方法は、
加工後における熱変位が発生した前記ワークの温度を、前記ワーク温度検出器によって検出すると共に、加工後における熱変位が発生した前記ワークの形状を、前記ワーク形状計測器によって計測し、
加工後に検出された前記ワークの温度に基づいて、加工後に計測された前記ワークの形状から、その加工後に計測された前記ワークが、前記ワークの形状が正規の寸法となる基準温度に保持されたときの形状を算出し、
算出された前記ワークの形状と、前記基準温度に対応して予め設定された基準形状とを比較して、加工後に計測された前記ワークの形状に対する合否を判定する
ことを特徴とする。 The operation method of the machine tool according to the third invention for solving the above problems is
The temperature of the work in which thermal displacement occurs after machining is detected by the work temperature detector, and the shape of the work in which thermal displacement occurs after machining is measured by the work shape measuring instrument.
Based on the temperature of the work detected after machining, the work measured after machining was held at a reference temperature at which the shape of the work becomes a regular dimension from the shape of the work measured after machining. Calculate the shape of the time,
It is characterized in that the calculated shape of the work is compared with the reference shape set in advance corresponding to the reference temperature, and the pass / fail of the shape of the work measured after processing is determined.

上記課題を解決する第４の発明に係る工作機械の運転方法は、
算出された前記ワークの形状が、前記基準形状に対して予め設定された所定の形状許容範囲から外れた場合には、算出された前記ワークの形状と前記基準形状との差分に応じて、前記加工プログラムを修正し、
修正した前記加工プログラムに従って、加工後に計測された前記ワークの形状を修正加工する
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第５の発明に係る工作機械は、
工具とワークとを相対的に移動させて、前記ワークを所定の形状に加工する工作機械にであって、
前記ワークの温度を検出するワーク温度検出器と、
前記ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度の変化量が所定の温度許容値を超えているか否かを判定する判定手段と、
前記ワークの温度変化量が前記温度許容値を超えていると判定された場合に、前記ワークに温度変化による熱変位が発生したと判断して、前記ワークへの加工を中断する制御装置と、
前記熱変位が発生した前記ワークの形状を計測するワーク形状計測器と、
前記ワーク形状計測器によって計測された前記ワークの形状に基づいて、前記工具が前記ワークを加工するための加工プログラムを作成する加工プログラム作成手段と、
を備え、
前記制御装置は、作成された前記加工プログラムに従って、前記工具と、熱変位が発生した前記ワークとを相対的に移動させることにより、熱変位が発生した前記ワークを、その熱変位量に応じた形状に加工する
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第６の発明に係る工作機械は、
機体の温度を検出する機体温度検出器を備え、
前記制御装置は、前記ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度と、機体温度検出器によって検出された機体の温度との温度差が、所定の温度差内にあるときに、加工を開始する
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第７の発明に係る工作機械は、
前記ワーク温度検出器は、加工後における熱変位が発生した前記ワークの温度を検出し、
前記ワーク形状計測器は、加工後における熱変位が発生した前記ワークの形状を計測し、
加工後に検出された前記ワークの温度に基づいて、加工後に計測された前記ワークの形状から、その加工後に計測された前記ワークが、前記ワークの形状が正規の寸法となる基準温度に保持されたときの形状を算出する形状算出手段と、
算出された前記ワークの形状と、前記基準温度に対応して予め設定された基準形状とを比較して、加工後に計測された前記ワークの形状に対する合否を判定する合否判定手段と、
を具備する
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第８の発明に係る工作機械は、
算出された前記ワークの形状が、前記基準形状に対して予め設定された所定の形状許容範囲から外れた場合には、算出された前記ワークの形状と前記基準形状との差分に応じて、前記加工プログラムを修正するプログラム修正手段を備え、
前記制御装置は、修正された前記加工プログラムに従って、加工後に計測された前記ワークの形状を修正加工する
ことを特徴とする。 The operation method of the machine tool according to the fourth invention for solving the above problems is
When the calculated shape of the work deviates from a predetermined shape allowable range set in advance with respect to the reference shape, the work is described according to the difference between the calculated shape of the work and the reference shape. Modify the machining program,
It is characterized in that the shape of the work measured after machining is modified according to the modified machining program.
The machine tool according to the fifth invention that solves the above problems is
A machine tool that moves a tool and a work relative to each other to process the work into a predetermined shape.
A work temperature detector that detects the temperature of the work, and
A determination means for determining whether or not the amount of change in the temperature of the work detected by the work temperature detector exceeds a predetermined temperature permissible value, and
When it is determined that the amount of temperature change of the work exceeds the allowable temperature value, it is determined that the work has undergone thermal displacement due to the temperature change, and the control device for interrupting the machining of the work.
A work shape measuring instrument that measures the shape of the work in which the thermal displacement has occurred,
A machining program creating means for creating a machining program for the tool to machine the workpiece based on the shape of the workpiece measured by the workpiece shape measuring instrument.
With
The control device relatively moves the tool and the work in which the thermal displacement is generated according to the created machining program, so that the work in which the thermal displacement is generated is subjected to the amount of the thermal displacement. Process into a shape
It is characterized by that.
The machine tool according to the sixth invention for solving the above problems is
Equipped with an aircraft temperature detector that detects the temperature of the aircraft
The control device starts machining when the temperature difference between the work temperature detected by the work temperature detector and the machine temperature detected by the machine body temperature detector is within a predetermined temperature difference. To do
It is characterized by that.
The machine tool according to the seventh invention that solves the above problems is
The work temperature detector detects the temperature of the work in which thermal displacement occurs after machining, and detects the temperature of the work.
The work shape measuring instrument measures the shape of the work in which thermal displacement occurs after machining, and measures the shape of the work.
Based on the temperature of the work detected after machining, the work measured after machining was held at a reference temperature at which the shape of the work becomes a regular dimension from the shape of the work measured after machining. A shape calculation means for calculating the shape of the time and
A pass / fail determination means for comparing the calculated shape of the work with a reference shape set in advance corresponding to the reference temperature to determine pass / fail with respect to the shape of the work measured after processing.
Equipped with
It is characterized by that.
The machine tool according to the eighth invention that solves the above problems is
When the calculated shape of the work deviates from a predetermined shape allowable range set in advance with respect to the reference shape, the work is described according to the difference between the calculated shape of the work and the reference shape. Equipped with a program modification means to modify the machining program
The control device modifies the shape of the work measured after machining according to the modified machining program.
It is characterized by that.

従って、本発明に係る工作機械及び工作機械の運転方法によれば、ワークの温度変化を常時監視することにより、当該ワークの形状（熱変位量）を、適切な時期で、且つ、自律的に計測することができると共に、その計測結果を加工プログラムに反映させることができる。これにより、ワークに熱変位が発生しても、安定的で、且つ、再現性の高い加工精度を得ることができる。 Therefore, according to the machine tool and the operation method of the machine tool according to the present invention, the shape (thermal displacement amount) of the work can be adjusted autonomously at an appropriate time by constantly monitoring the temperature change of the work. It is possible to measure and reflect the measurement result in the machining program. As a result, even if thermal displacement occurs in the work, stable and highly reproducible machining accuracy can be obtained.

本発明に係る運転方法が適用された工作機械の前方斜視図である。It is a front perspective view of the machine tool to which the operation method which concerns on this invention is applied. 本発明に係る運転方法の手順を示したフローチャートである。It is a flowchart which showed the procedure of the operation method which concerns on this invention.

以下、本発明に係る工作機械及び工作機械の運転方法について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the machine tool according to the present invention and the operation method of the machine tool will be described in detail with reference to the drawings.

図１に示すように、門形をなす工作機械１の下部には、ベッド１１が設けられている。ベッド１１の上面には、テーブル１２が、機械前後方向となるＸ軸方向に移動可能に支持されており、このテーブル１２の上面には、ワーク（被加工物）Ｗが着脱可能に取り付けられている。そして、ベッド１１の左右両側部には、左右一対の側ベッド１３ａ，１３ｂが設けられており、これらの側ベッド１３ａ，１３ｂの上面には、門形をなすコラム１４が立設されている。 As shown in FIG. 1, a bed 11 is provided below the gate-shaped machine tool 1. A table 12 is movably supported on the upper surface of the bed 11 in the X-axis direction, which is the front-rear direction of the machine, and a work (workpiece) W is detachably attached to the upper surface of the table 12. There is. A pair of left and right side beds 13a and 13b are provided on both left and right sides of the bed 11, and a gate-shaped column 14 is erected on the upper surfaces of these side beds 13a and 13b.

また、コラム１４の前面には、クロスレール１５が、機械上下方向となるＺ１軸方向に移動可能に支持されており、このクロスレール１５の前部には、サドル１６が、機械左右方向となるＹ軸方向に移動可能に支持されている。更に、サドル１６の内部には、ラム１７がＺ２軸方向に移動可能に貫通支持されており、このラム１７の内部には、主軸１８が鉛直軸周り（Ｚ２軸周り）に回転可能に支持されている。そして、主軸１８の先端には、工具Ｔが着脱可能に装着されている。 Further, a cross rail 15 is movably supported on the front surface of the column 14 in the Z1 axis direction which is the vertical direction of the machine, and a saddle 16 is movably supported on the front portion of the cross rail 15 in the horizontal direction of the machine. It is supported so as to be movable in the Y-axis direction. Further, inside the saddle 16, the ram 17 is movably supported through the Z2 axis direction, and inside the ram 17, the main shaft 18 is rotatably supported around the vertical axis (around the Z2 axis). ing. A tool T is detachably attached to the tip of the spindle 18.

従って、主軸１８を回転させながら、テーブル１２をＸ軸方向に駆動させ、サドル１６をＹ軸方向に駆動させ、クロスレール１５及びラム１７をＺ１，Ｚ２軸方向に駆動させることにより、主軸１８に装着された工具Ｔと、テーブル１２の上面に取り付けられたワークＷとを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ１，Ｚ２軸方向に相対的に移動させることができる。これにより、工具ＴによってワークＷを所定の形状に加工することができる。 Therefore, while rotating the spindle 18, the table 12 is driven in the X-axis direction, the saddle 16 is driven in the Y-axis direction, and the cross rail 15 and the ram 17 are driven in the Z1 and Z2 axis directions. The mounted tool T and the work W mounted on the upper surface of the table 12 can be relatively moved in the X-axis, Y-axis, Z1 and Z2 axis directions. As a result, the work W can be machined into a predetermined shape by the tool T.

ここで、図１に示すように、工作機械１には、機体の温度変化を機械運転時において常時監視するため、複数の機体温度検出器が設けられている。これらの機体温度検出器は、例えば、工作機械１を構成する複数の構造体や、発熱源となる主軸１８及び各種サーボモータ等に設けられている。 Here, as shown in FIG. 1, the machine tool 1 is provided with a plurality of machine tool temperature detectors in order to constantly monitor the temperature change of the machine tool during machine operation. These machine body temperature detectors are provided, for example, in a plurality of structures constituting the machine tool 1, a spindle 18 serving as a heat generation source, various servomotors, and the like.

具体的に、主要構造体となるベッド１１、テーブル１２、側ベッド１３ａ，１３ｂ、コラム１４、クロスレール１５、サドル１６、及び、ラム１７には、機体温度検出器としての機体温度センサ２１〜２７が設けられている。これらの機体温度センサ２１〜２７は、ベッド１１、テーブル１２、側ベッド１３ａ，１３ｂ、コラム１４、クロスレール１５、サドル１６、及び、ラム１７の温度（温度変化量）を検出して、その検出した温度を、後述するＮＣ装置５０に出力可能となっている。 Specifically, the bed 11, the table 12, the side beds 13a, 13b, the column 14, the cross rail 15, the saddle 16, and the ram 17, which are the main structures, have the body temperature sensors 21 to 27 as the body temperature detectors. Is provided. These body temperature sensors 21 to 27 detect the temperature (temperature change amount) of the bed 11, the table 12, the side beds 13a, 13b, the column 14, the cross rail 15, the saddle 16, and the ram 17 and detect the temperature (temperature change amount). The temperature can be output to the NC device 50, which will be described later.

そして、発熱源となる主軸１８には、機体温度検出器としての発熱源温度センサ２８が設けられている。この発熱源温度センサ２８は、主軸１８の温度（温度変化量）を検出して、その検出した温度をＮＣ装置５０に出力可能となっている。 A heat source temperature sensor 28 as an airframe temperature detector is provided on the main shaft 18 serving as a heat generation source. The heat generation source temperature sensor 28 can detect the temperature (temperature change amount) of the main shaft 18 and output the detected temperature to the NC device 50.

また、工作機械１には、ワークＷの温度変化を機械運転時において常時監視するため、ワーク温度検出器が設けられている。 Further, the machine tool 1 is provided with a work temperature detector in order to constantly monitor the temperature change of the work W during machine operation.

具体的に、ワークＷの上方には、ワーク温度検出器としてのサーモグラフィーカメラ３１が設けられている。このサーモグラフィーカメラ３１は、テーブル１２上に取り付けられたワークＷの温度（温度変化量）を検出して、その検出した温度をＮＣ装置５０に出力可能となっている。このとき、サーモグラフィーカメラ３１は、その向き（撮影角度）が、ワークＷ（テーブル１２）のＸ軸方向位置に応じて自動的に変更可能となっており、ワークＷが、どのようなＸ軸方向位置に配置されていても、その温度を検出することが可能となっている。 Specifically, a thermography camera 31 as a work temperature detector is provided above the work W. The thermography camera 31 can detect the temperature (temperature change amount) of the work W mounted on the table 12 and output the detected temperature to the NC device 50. At this time, the orientation (shooting angle) of the thermography camera 31 can be automatically changed according to the position of the work W (table 12) in the X-axis direction, and the work W can be changed in any X-axis direction. Even if it is placed at a position, it is possible to detect the temperature.

なお、図１に示すように、ワークＷの温度変化量を検出するワーク温度検出器としては、上述した、非接触式のサーモグラフィーカメラ３１を採用する他に、接触式のワーク温度センサ３２を採用しても構わない。このワーク温度センサ３２は、加工前のワークＷに、予め埋め込まれている。つまり、サーモグラフィーカメラ３１及びワーク温度センサ３２のうち、少なくともいずれか一方を設けるようにすれば、ワークＷの温度変化を機械運転時において常時監視することが可能となる。 As shown in FIG. 1, as the work temperature detector for detecting the amount of temperature change of the work W, in addition to the above-mentioned non-contact type thermography camera 31, a contact type work temperature sensor 32 is adopted. It doesn't matter. The work temperature sensor 32 is embedded in the work W before machining in advance. That is, if at least one of the thermography camera 31 and the work temperature sensor 32 is provided, it is possible to constantly monitor the temperature change of the work W during machine operation.

更に、工作機械１には、ワークＷの温度変化量に基づいて、当該ワークＷの形状（熱変位量）を、適切な時期で、且つ、自律的に、３次元的に計測するワーク形状計測器が設けられている。 Further, the machine tool 1 is subjected to a work shape measurement in which the shape (thermal displacement amount) of the work W is measured three-dimensionally at an appropriate time and autonomously based on the temperature change amount of the work W. A vessel is provided.

具体的に、ワークＷの上方には、ワーク形状計測器としての３次元スキャナ４０が設けられている。この３次元スキャナ４０は、テーブル１２上に取り付けられたワークＷの形状を３次元的に撮影し、その撮影によって得られた３次元撮影画像を、３次元化された形状データとして、後述するＣＡＤ／ＣＡＭ６０に出力可能となっている。このとき、３次元スキャナ４０は、その向き（撮影角度）が、ワークＷ（テーブル１２）のＸ軸方向位置に応じて自動的に変更可能となっており、ワークＷが、どのようなＸ軸方向位置に配置されていても、その形状を計測することが可能となっている。 Specifically, a three-dimensional scanner 40 as a work shape measuring instrument is provided above the work W. The three-dimensional scanner 40 three-dimensionally photographs the shape of the work W mounted on the table 12, and the three-dimensional photographed image obtained by the three-dimensional imaging is used as three-dimensional shape data for CAD, which will be described later. It is possible to output to / CAM60. At this time, the orientation (shooting angle) of the three-dimensional scanner 40 can be automatically changed according to the position of the work W (table 12) in the X-axis direction, and what kind of X-axis the work W has. Even if it is arranged at a directional position, its shape can be measured.

なお、ワークＷの形状を３次元的に計測するワーク形状計測器としては、上述した、非接触式の３次元スキャナ４０を採用する他に、タッチプローブを備えた形状計測器（図示省略）を採用しても構わない。このような、接触式の形状計測器を用いる場合には、タッチプローブを主軸１８に装着する形状計測器であったり、工作機械１とは別体であって、タッチプローブが当該工作機械１の動作とは独立して移動する専用機であったりしても構わない。 As the work shape measuring instrument for three-dimensionally measuring the shape of the work W, in addition to adopting the non-contact type three-dimensional scanner 40 described above, a shape measuring instrument equipped with a touch probe (not shown) is used. You may adopt it. When such a contact type shape measuring instrument is used, it is a shape measuring instrument in which the touch probe is mounted on the spindle 18, or it is a separate body from the machine tool 1, and the touch probe is the machine tool 1. It may be a dedicated machine that moves independently of the operation.

そして、工作機械１には、当該工作機械１における全体の動作を統合的に制御するＮＣ装置（制御装置）５０が設けられている。このＮＣ装置５０には、例えば、テーブル１２、クロスレール１５、サドル１６、ラム１７、温度センサ２１〜２８，３２、サーモグラフィーカメラ３１、３次元スキャナ４０、及び、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０等が、電気的に接続されている。 The machine tool 1 is provided with an NC device (control device) 50 that integrally controls the entire operation of the machine tool 1. The NC device 50 includes, for example, a table 12, a cross rail 15, a saddle 16, a ram 17, a temperature sensor 21 to 28, 32, a thermography camera 31, a three-dimensional scanner 40, a CAD / CAM 60, and the like electrically. It is connected.

ＣＡＤ／ＣＡＭ６０は、所謂、ＣＡＤ（computer aided design）とＣＡＭ（computer aided manufacturing）との両方の機能を併せ持つシステムであって、製品設計（ＣＡＤデータ）から、加工プログラム（ＮＣデータ、ＮＣプログラム）の作成までを、全て同じシステム内で行うことが可能となっている。即ち、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０においては、ワークＷが最終加工品となるときのＣＡＤデータを作成した後、そのＣＡＤデータに基づいて、加工プログラムを作成することが可能となっている。 CAD / CAM60 is a system having both functions of so-called CAD (computer aided design) and CAM (computer aided manufacturing), from product design (CAD data) to machining program (NC data, NC program). It is possible to create everything in the same system. That is, in CAD / CAM 60, after creating CAD data when the work W becomes a final processed product, it is possible to create a machining program based on the CAD data.

よって、ＣＡＤデータは、ワークＷの最終的な形状に対応したデータとなっている。一方、加工プログラムには、上記ＣＡＤデータに基づいた加工条件（工具Ｔが移動する３次元位置座標、工具Ｔの回転数，送り速度，切り込み量、使用する工具Ｔの種類等）が、ＮＣ装置５０への加工指令値として含まれている。 Therefore, the CAD data is data corresponding to the final shape of the work W. On the other hand, in the machining program, machining conditions based on the above CAD data (three-dimensional position coordinates where the tool T moves, the rotation speed of the tool T, the feed rate, the cutting amount, the type of the tool T to be used, etc.) are set in the NC device. It is included as a machining command value to 50.

このとき、ＣＡＤデータを作成する際には、ワークＷの温度が、当該ワークＷの全体に亘って熱変位が発生しない所定の基準温度であることを前提として、最終加工品となるワークＷの形状を、基準形状としている。即ち、基準温度とは、最終加工品となるワークＷの寸法精度が基準形状を維持する温度であって、言い換えれば、最終加工品となるワークＷの形状が正規の寸法となる温度のことである。 At this time, when creating CAD data, it is assumed that the temperature of the work W is a predetermined reference temperature at which thermal displacement does not occur over the entire work W, and the work W to be the final processed product is used. The shape is the standard shape. That is, the reference temperature is a temperature at which the dimensional accuracy of the work W as the final processed product maintains the standard shape, in other words, the temperature at which the shape of the work W as the final processed product has regular dimensions. is there.

また、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０には、ワークＷの材質に対応した熱膨張係数が、予め入力されている。これにより、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０においては、ワークＷの基準温度からの温度変化量に応じて、ワークＷの形状を変更可能となっており、その温度変化量に対応して、ＣＡＤデータ及び加工プログラムを変更可能となっている。更に、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０においては、熱変位が発生したワークＷの形状を、ワークＷが熱変位したときの温度及び熱膨張係数を用いて補正することにより、その熱変位が発生したワークＷが基準温度に保持されて収縮または膨張したときの形状を、算出可能となっている。 Further, a coefficient of thermal expansion corresponding to the material of the work W is input in advance in the CAD / CAM 60. As a result, in the CAD / CAM 60, the shape of the work W can be changed according to the amount of temperature change from the reference temperature of the work W, and the CAD data and the machining program can be changed according to the amount of the temperature change. It can be changed. Further, in CAD / CAM 60, the shape of the work W in which the thermal displacement is generated is corrected by using the temperature and the coefficient of thermal expansion when the work W is thermally displaced, and the work W in which the thermal displacement is generated is used as a reference. The shape when contracted or expanded while being held at temperature can be calculated.

従って、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０からＮＣ装置５０に加工プログラムが入力されると、当該ＮＣ装置５０は、その入力された加工プログラムに従って、工具ＴによるワークＷへの加工を実行する。即ち、ＮＣ装置５０は、主軸１８をＺ２軸周りに回転させた状態で、テーブル１２をＸ軸方向に移動させつつ、サドル１６をＹ軸方向に移動させると共に、クロスレール１５及びラム１７をＺ１，Ｚ２軸方向に移動させることにより、工具ＴとワークＷとを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ１，Ｚ２軸方向において、相対移動させて、ワークＷを所定の形状に加工する。 Therefore, when a machining program is input from the CAD / CAM 60 to the NC device 50, the NC device 50 executes machining of the work W by the tool T according to the input machining program. That is, the NC device 50 moves the saddle 16 in the Y-axis direction while moving the table 12 in the X-axis direction while rotating the main shaft 18 around the Z2 axis, and moves the cross rail 15 and the ram 17 in the Z1 direction. By moving in the Z2 axis direction, the tool T and the work W are relatively moved in the X-axis, Y-axis, Z1, Z2 axis directions, and the work W is machined into a predetermined shape.

更に、ＮＣ装置５０においては、加工前、加工中、加工後に関わらず、機体の温度変化及びワークＷの温度変化を常時監視している。つまり、工作機械１の運転開始（電源ＯＮ）から運転停止（電源ＯＦＦ）まで、各温度センサ２１〜２８による機体の温度検出、サーモグラフィーカメラ３１及びワーク温度センサ３２によるワークＷの温度検出が続けられており、検出された機体の温度（温度変化量）及びワークＷの温度（温度変化量）は、一定の時間間隔ごとに、ＮＣ装置５０に入力されている。 Further, the NC apparatus 50 constantly monitors the temperature change of the machine body and the temperature change of the work W regardless of before, during, or after processing. That is, from the start of operation (power ON) to the stop (power OFF) of the machine tool 1, the temperature detection of the machine body by the temperature sensors 21 to 28 and the temperature detection of the work W by the thermography camera 31 and the work temperature sensor 32 are continued. The detected temperature of the machine body (temperature change amount) and the temperature of the work W (temperature change amount) are input to the NC device 50 at regular time intervals.

そして、ＮＣ装置５０においては、検出されたワークＷの温度変化量が、所定の温度許容値（閾値）を超えた場合には、ワークＷに温度変化による熱変位が発生したものと判断し、直ちに、ワークＷへの加工を取り止めると共に、三次元スキャナ４０によるワークＷの形状を計測した後、その計測結果（熱変位が発生したワークＷの形状及びその熱変位量）を、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０に出力する。 Then, in the NC device 50, when the detected temperature change amount of the work W exceeds a predetermined temperature permissible value (threshold), it is determined that the work W has undergone thermal displacement due to the temperature change. Immediately, the processing to the work W is stopped, the shape of the work W is measured by the three-dimensional scanner 40, and then the measurement result (the shape of the work W in which the thermal displacement occurs and the amount of the thermal displacement thereof) is transmitted to the CAD / CAM 60. Output.

これに対して、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０においては、ＮＣ装置５０から送信された計測結果に基づいて、加工プログラムの加工指令値を変更する。つまり、当初作成した加工プログラムは、熱変位が発生していないワークＷを対象としたものとなっているため、当該加工プログラムを、熱変位が発生したワークＷを対象としたものに変更する。 On the other hand, in CAD / CAM 60, the machining command value of the machining program is changed based on the measurement result transmitted from the NC device 50. That is, since the initially created machining program targets the work W in which the thermal displacement does not occur, the machining program is changed to the one targeting the work W in which the thermal displacement occurs.

具体的に、変更したＣＡＤデータは、基準温度からの温度変化量に応じて熱変位したワークＷの最終的な形状に対応したデータとなる。一方、加工プログラムには、その熱変位が加味されたＣＡＤデータに基づいた加工条件が、ＮＣ装置５０への加工指令値として含まれることになる。そして、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０からＮＣ装置５０に、その熱変位が加味された加工プログラムが入力されると、当該ＮＣ装置５０は、その熱変位が加味された加工プログラムに従って、工具ＴによるワークＷへの加工を実施する。 Specifically, the changed CAD data is data corresponding to the final shape of the work W that is thermally displaced according to the amount of temperature change from the reference temperature. On the other hand, the machining program includes the machining conditions based on the CAD data in which the thermal displacement is added as the machining command value to the NC apparatus 50. Then, when a machining program in which the thermal displacement is added is input from the CAD / CAM 60 to the NC device 50, the NC device 50 transfers the machining program to the work W by the tool T according to the machining program in which the thermal displacement is added. Carry out processing.

これにより、熱変位が発生したワークＷは、その温度変化量に対応する熱変位量（膨張量または収縮量）に応じた形状に加工される。つまり、ワークＷに発生する熱変位については、ワークＷが膨張する場合と、ワークＷが収縮する場合とが考えられる。 As a result, the work W in which the thermal displacement is generated is processed into a shape corresponding to the thermal displacement amount (expansion amount or contraction amount) corresponding to the temperature change amount. That is, regarding the thermal displacement generated in the work W, it is considered that the work W expands and the work W contracts.

よって、温度変化によって膨張したワークＷを加工する場合には、ワークＷが膨張している分、当該ワークＷを、その膨張量に応じて、基準形状よりも大きな形状に加工しておく。そして、加工後における膨張したワークＷが基準温度に保持されたときには、その膨張が元に戻るため、加工したワークＷの形状が、基準温度に対応した基準形状になる。 Therefore, when processing a work W that has expanded due to a temperature change, the work W is processed into a shape larger than the reference shape according to the amount of expansion due to the expansion of the work W. Then, when the expanded work W after processing is held at the reference temperature, the expansion returns to the original shape, so that the shape of the processed work W becomes the reference shape corresponding to the reference temperature.

一方、温度変化によって収縮したワークＷを加工する場合には、ワークＷが収縮している分、当該ワークＷを、その収縮量に応じて、基準形状よりも小さな形状に加工しておく。そして、加工後における収縮したワークＷが基準温度に保持されたときには、その収縮が元に戻るため、加工したワークＷの形状が、基準温度に対応した基準形状になる。 On the other hand, when processing a work W that has shrunk due to a temperature change, the work W is processed into a shape smaller than the reference shape according to the amount of contraction due to the contraction of the work W. Then, when the contracted work W after processing is held at the reference temperature, the contraction returns to the original shape, so that the shape of the processed work W becomes the reference shape corresponding to the reference temperature.

そこで、加工後におけるワークＷの形状に対する合否を判定する場合には、加工前及び加工時において、ワークＷに熱変位が発生したか否かに関わらず、加工後において３次元スキャナ４０によって計測したワークＷの形状と、当初作成したＣＡＤデータ（基準形状）とを、比較すれば良い。 Therefore, when determining the pass / fail of the shape of the work W after machining, it was measured by the three-dimensional scanner 40 after machining regardless of whether or not thermal displacement occurred in the work W before and during machining. The shape of the work W and the initially created CAD data (reference shape) may be compared.

つまり、ワークＷに熱変位が発生することなく加工が完了した場合には、加工後に計測されたワークＷの形状と、予め設定された基準形状とを比較する。一方、ワークＷに熱変位が発生した状態で加工が完了した場合には、加工後に計測されたワークＷの形状を、加工後におけるワークＷの温度及び熱膨張係数を用いて補正して、その計測されたワークＷが基準温度に保持されたときの形状を算出する。そして、算出されたワークＷの形状と、予め設定された基準形状とを比較する。 That is, when the machining is completed without the thermal displacement occurring in the work W, the shape of the work W measured after the machining is compared with the preset reference shape. On the other hand, when the machining is completed in a state where the work W is thermally displaced, the shape of the work W measured after the machining is corrected by using the temperature and the coefficient of thermal expansion of the work W after the machining, and the shape thereof is corrected. The shape when the measured work W is held at the reference temperature is calculated. Then, the calculated shape of the work W is compared with the preset reference shape.

このとき、加工目標値となる基準形状を含んだ所定の形状許容範囲が、予め設定されている。これにより、上述した各ワークＷの形状が所定の形状許容範囲内となる場合には、加工後のワークＷが、要求された寸法精度を満足していると判定し、そのワークＷを最終加工品とする。一方、上述した各ワークＷの形状が所定の形状許容範囲から外れた場合には、加工後のワークＷが、要求された寸法精度を満足していないと判定し、そのワークＷを修正加工する。 At this time, a predetermined shape allowable range including the reference shape that is the machining target value is set in advance. As a result, when the shape of each work W described above is within a predetermined shape allowable range, it is determined that the work W after machining satisfies the required dimensional accuracy, and the work W is finally machined. It is a product. On the other hand, when the shape of each work W described above deviates from the predetermined shape allowable range, it is determined that the work W after processing does not satisfy the required dimensional accuracy, and the work W is corrected. ..

そして、加工後におけるワークＷの形状が所定の形状許容範囲から外れた場合には、その加工後におけるワークＷの形状と基準形状との差分に応じて、ＣＡＤデータ及び加工プログラムを修正した後、その修正した加工プログラムに従って、ワークＷへの修正加工を行う。 Then, when the shape of the work W after machining deviates from the predetermined shape allowable range, the CAD data and the machining program are modified according to the difference between the shape of the work W after machining and the reference shape, and then the CAD data and the machining program are modified. The work W is modified according to the modified machining program.

また、ワークＷを最初から加工する加工開始時、及び、熱変位が発生したワークＷを再加工する再加工開始時においては、機体の温度とワークＷの温度との間の温度差が、所定の温度差内であることを確認してから、加工を開始するようにしている。つまり、機体の温度とワークＷの温度との間の温度差が大きくなり過ぎると、ワークＷから工作機械１への熱伝達、あるいは、工作機械１からワークＷへの熱伝達が起こることになり、ワークＷの熱変位が収束していないおそれがあるため、それらの間の温度差を確認する。これにより、加工精度の低下を防止することができる。 Further, at the start of machining in which the work W is machined from the beginning and at the start of reworking in which the work W in which thermal displacement is generated is reworked, the temperature difference between the temperature of the machine body and the temperature of the work W is predetermined. After confirming that the temperature difference is within the above temperature difference, processing is started. That is, if the temperature difference between the temperature of the machine body and the temperature of the work W becomes too large, heat transfer from the work W to the machine tool 1 or heat transfer from the machine tool 1 to the work W will occur. , Since the thermal displacement of the work W may not be converged, check the temperature difference between them. As a result, it is possible to prevent a decrease in processing accuracy.

なお、機体の温度とは、各温度センサ２１〜２８によって検出されたベッド１１、テーブル１２、側ベッド１３ａ，１３ｂ、コラム１４、クロスレール１５、サドル１６、ラム１７、及び、主軸１８の温度のことであるが、上述したように、機体の温度とワークＷの温度との間の温度差を求める場合には、例えば、機体の温度を、検出した全ての温度による平均値としたり、検出した全ての温度のうち、真ん中の温度や、最大値と最小値との平均値としたりすれば良い。 The temperature of the aircraft is the temperature of the bed 11, table 12, side beds 13a, 13b, column 14, cross rail 15, saddle 16, ram 17, and spindle 18 detected by the temperature sensors 21 to 28. However, as described above, when the temperature difference between the temperature of the machine body and the temperature of the work W is obtained, for example, the temperature of the machine body is set as an average value of all the detected temperatures or detected. Of all the temperatures, the middle temperature or the average value of the maximum value and the minimum value may be used.

更に、ワークＷを加工している最中には、ワークＷのＸ軸方向位置が変化するだけでなく、その形状についても徐々に変化する。特に、熱変位が発生したワークＷを加工している最中には、当該ワークＷと、工具Ｔや各機体とが衝突するおそれがある。このような問題が発生しないように、加工プログラムを変更及び修正しているが、例えば、オンラインシミュレーション技術を用いた衝突防止システムや、多眼レンズカメラを用いた画像認識装置等を用いて、それらの相対位置関係を常に監視し、衝突防止を図るようにしても構わない。 Further, while the work W is being machined, not only the position of the work W in the X-axis direction changes, but also the shape of the work W gradually changes. In particular, while the work W in which thermal displacement is generated is being machined, the work W may collide with the tool T or each machine body. The processing programs have been changed and modified so that such problems do not occur. For example, they are used by using a collision prevention system using online simulation technology, an image recognition device using a multi-lens camera, and the like. The relative positional relationship of the lenses may be constantly monitored to prevent collisions.

次に、本発明に係る運転方法の手順について、図２を用いて説明する。 Next, the procedure of the operation method according to the present invention will be described with reference to FIG.

図２に示すように、先ず、ステップＳ１において、最終加工品となるワークＷの基本形状に対応したＣＡＤデータを作成した後、そのＣＡＤデータに基づいて、加工プログラムを作成する。 As shown in FIG. 2, first, in step S1, CAD data corresponding to the basic shape of the work W as the final processed product is created, and then a machining program is created based on the CAD data.

次いで、ステップＳ２において、各温度センサ２１〜２８による機体の温度検出、及び、サーモグラフィーカメラ３１によるワークＷの温度検出を開始する。即ち、機体の温度変化及びワークＷの温度変化を常時監視する。 Next, in step S2, the temperature detection of the machine body by the temperature sensors 21 to 28 and the temperature detection of the work W by the thermography camera 31 are started. That is, the temperature change of the machine body and the temperature change of the work W are constantly monitored.

続いて、ステップＳ３において、加工前に検出したワークＷの温度変化量が所定の温度許容値を超えているか否かが判定される。ここで、ワークＷの温度変化量が所定の温度許容値を超えている場合には、ステップＳ４に進む。一方、ワークＷの温度変化量が所定の温度許容値以下となる場合には、ステップＳ６に進む。 Subsequently, in step S3, it is determined whether or not the amount of temperature change of the work W detected before machining exceeds a predetermined temperature allowable value. Here, if the amount of temperature change of the work W exceeds a predetermined temperature permissible value, the process proceeds to step S4. On the other hand, when the temperature change amount of the work W is equal to or less than the predetermined temperature allowable value, the process proceeds to step S6.

そして、ステップＳ４において、ワークＷの形状が３次元スキャナ４０によって自律的に計測される。即ち、ワークＷに熱変位が発生したため、この熱変位が発生したワークＷの形状を計測する。 Then, in step S4, the shape of the work W is autonomously measured by the three-dimensional scanner 40. That is, since the work W has undergone thermal displacement, the shape of the work W in which this thermal displacement has occurred is measured.

次いで、ステップＳ５において、３次元スキャナ４０によって計測されたワークＷの形状に基づいて、ＣＡＤデータを変更した後、この変更したＣＡＤデータに基づいて、加工プログラムを変更する。即ち、加工前において新たに作成した加工プログラムは、加工前のワークＷにおける基準温度からの温度変化量が加味されたものとなっている。 Next, in step S5, the CAD data is changed based on the shape of the work W measured by the three-dimensional scanner 40, and then the machining program is changed based on the changed CAD data. That is, the machining program newly created before machining takes into account the amount of temperature change from the reference temperature in the work W before machining.

続いて、ステップＳ６において、機体の温度とワークＷの温度との温度差が所定の温度差内であることを確認する。即ち、ステップＳ３において、ワークＷの温度が所定の温度許容値を超えていた場合には、ワークＷに発生した熱変位が収束していることを確認する。一方、ステップＳ３において、ワークＷの温度が所定の温度許容値以下になっていた場合には、ワークＷに熱変位が発生していないことを確認する。 Subsequently, in step S6, it is confirmed that the temperature difference between the temperature of the machine body and the temperature of the work W is within a predetermined temperature difference. That is, in step S3, when the temperature of the work W exceeds a predetermined temperature permissible value, it is confirmed that the thermal displacement generated in the work W has converged. On the other hand, in step S3, when the temperature of the work W is equal to or lower than the predetermined temperature allowable value, it is confirmed that no thermal displacement has occurred in the work W.

そして、ステップＳ７において、当初作成した加工プログラム、または、加工前に変更した加工プログラムに従って、工具ＴによるワークＷへの加工を開始する。 Then, in step S7, machining of the work W by the tool T is started according to the initially created machining program or the machining program changed before machining.

次いで、ステップＳ８において、加工時に検出したワークＷの温度変化量が所定の温度許容値を超えているか否かが判定される。ここで、ワークＷの温度変化量が所定の温度許容値を超えている場合には、ステップＳ９に進む。一方、ワークＷの温度変化量が所定の温度許容値以下となる場合には、ステップＳ１３に進む。 Next, in step S8, it is determined whether or not the amount of temperature change of the work W detected during machining exceeds a predetermined temperature tolerance. Here, if the amount of temperature change of the work W exceeds a predetermined temperature permissible value, the process proceeds to step S9. On the other hand, when the temperature change amount of the work W is equal to or less than the predetermined temperature allowable value, the process proceeds to step S13.

続いて、ステップＳ９において、ワークＷへの加工が自律的に一時中断された後、ワークＷの形状が３次元スキャナ４０によって自律的に計測される。即ち、ワークＷに熱変位が発生したため、この熱変位が発生したワークＷの形状を計測する。 Subsequently, in step S9, after the machining to the work W is autonomously suspended, the shape of the work W is autonomously measured by the three-dimensional scanner 40. That is, since the work W has undergone thermal displacement, the shape of the work W in which this thermal displacement has occurred is measured.

そして、ステップＳ１０において、３次元スキャナ４０によって計測されたワークＷの形状に基づいて、ＣＡＤデータを変更した後、この変更したＣＡＤデータに基づいて、加工プログラムを変更する。即ち、加工途中において新たに作成した加工プログラムは、加工時のワークＷにおける基準温度からの温度変化量が加味されたものとなっている。 Then, in step S10, the CAD data is changed based on the shape of the work W measured by the three-dimensional scanner 40, and then the machining program is changed based on the changed CAD data. That is, the machining program newly created during machining takes into account the amount of temperature change from the reference temperature in the work W during machining.

次いで、ステップＳ１１において、機体の温度とワークＷの温度との温度差が所定の温度差内であることを確認する。即ち、ワークＷに発生した熱変位が収束していることを確認する。 Next, in step S11, it is confirmed that the temperature difference between the temperature of the machine body and the temperature of the work W is within a predetermined temperature difference. That is, it is confirmed that the thermal displacement generated in the work W has converged.

続いて、ステップＳ１２において、加工途中に変更した加工プログラムに従って、工具ＴによるワークＷへの加工を再開する。 Subsequently, in step S12, machining of the work W by the tool T is restarted according to the machining program changed during machining.

そして、ステップＳ１３において、ワークＷへの加工が完了する。 Then, in step S13, the processing into the work W is completed.

次いで、ステップＳ１４において、加工が完了したワークＷの形状を３次元スキャナ４０によって計測する。 Next, in step S14, the shape of the work W for which processing has been completed is measured by the three-dimensional scanner 40.

続いて、ステップＳ１５において、加工後に計測されたワークＷの形状が、所定の形状許容範囲から外れているか否かが判定される。即ち、熱変位が発生することなく加工が完了したワークＷの形状、または、熱変位が発生した状態で加工が完了したワークＷの形状を補正して算出された形状と、予め設定された基本形状とを、比較することにより、それらの形状に対する合否を判定する。ここで、ワークＷの形状が所定の形状許容範囲から外れた場合には、ステップＳ１６に進む。一方、ワークＷの形状が所定の形状許容範囲内となる場合には、ステップＳ１７に進む。 Subsequently, in step S15, it is determined whether or not the shape of the work W measured after machining is out of the predetermined shape allowable range. That is, the shape of the work W that has been machined without thermal displacement, or the shape calculated by correcting the shape of the workpiece W that has been machined with thermal displacement, and the preset basics. By comparing with the shapes, the pass / fail for those shapes is determined. Here, if the shape of the work W deviates from the predetermined shape allowable range, the process proceeds to step S16. On the other hand, when the shape of the work W is within the predetermined shape allowable range, the process proceeds to step S17.

そして、ステップＳ１６において、ワークＷの形状と基準形状との差分に応じて、ＣＡＤデータを修正した後、この修正したＣＡＤデータに基づいて、加工プログラムを修正する。 Then, in step S16, after modifying the CAD data according to the difference between the shape of the work W and the reference shape, the machining program is modified based on the modified CAD data.

その後、ステップＳ２に戻り、修正加工としての処理が続けられる。即ち、加工後におけるワークＷの形状が、目標加工値となる基本形状に達するまで、修正加工が繰り返される。 After that, the process returns to step S2, and the process as the correction process is continued. That is, the correction machining is repeated until the shape of the work W after machining reaches the basic shape that is the target machining value.

一方、ステップＳ１７において、加工後におけるワークＷの形状が、目標加工値となる基本形状に達しているため、そのワークＷは、最終加工品として、テーブル１２から取り外される。 On the other hand, in step S17, since the shape of the work W after machining has reached the basic shape that is the target machining value, the work W is removed from the table 12 as the final machined product.

従って、本発明に係る工作機械１及び工作機械１の運転方法によれば、ワークＷの温度変化を常時監視して、当該ワークＷの形状を、適切な時期で、且つ、自律的に計測した後、その計測結果を加工プログラムに反映させることができる。これにより、ワークＷに熱変位が発生しても、安定的で、且つ、再現性の高い加工精度を得ることができる。そして、上述した本発明に係る運転方法を、機体に発生した熱変位を抑制するための熱変位補正機能と併せて実施することにより、更に、加工精度の向上を図ることができる。 Therefore, according to the machine tool 1 and the method of operating a machine tool 1 according to the present invention, by constantly monitoring the temperature variation of the workpiece is W, the shape of the workpiece W, or the appropriate time, and was autonomously measured Later, the measurement result can be reflected in the machining program. As a result, even if thermal displacement occurs in the work W, stable and highly reproducible machining accuracy can be obtained. Then, by carrying out the above-described operation method according to the present invention together with the thermal displacement correction function for suppressing the thermal displacement generated in the machine body, the machining accuracy can be further improved.

また、ワークＷへの加工を開始するのに当たって、機体の温度とワークＷの温度との温度差が、所定の温度差内であることを確認することにより、ワークＷに熱変位が発生していないことや、ワークＷに発生した熱変位が収束していることを再確認してから、加工を開始することができる。これにより、加工精度の低下を防止することができる。 Further, when starting machining into the work W, thermal displacement is generated in the work W by confirming that the temperature difference between the temperature of the machine body and the temperature of the work W is within a predetermined temperature difference. Machining can be started after reconfirming that there is no such thing and that the thermal displacement generated in the work W has converged. As a result, it is possible to prevent a decrease in processing accuracy.

１ 工作機械
１１ ベッド
１２ テーブル
１３ａ，１３ｂ 側ベッド
１４ コラム
１５ クロスレール
１６ サドル
１７ ラム
１８ 主軸
２１〜２８ 温度センサ
３１ サーモグラフィーカメラ
３２ ワーク温度センサ
４０ ３次元スキャナ
５０ ＮＣ装置
６０ ＣＡＤ／ＣＡＭ
Ｔ 工具
Ｗ ワーク 1 Machine tool 11 Bed 12 Table 13a, 13b Side bed 14 Column 15 Cross rail 16 Saddle 17 Ram 18 Spindle 21-28 Temperature sensor 31 Thermography camera 32 Work temperature sensor 40 3D scanner 50 NC device 60 CAD / CAM
T tool W work

Claims (8)

工具とワークとを相対的に移動させて、前記ワークを所定の形状に加工する工作機械の運転方法において、
ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度変化量が所定の温度許容値を超えると、前記ワークに温度変化による熱変位が発生したと判断して、前記ワークへの加工を取り止めると共に、その熱変位が発生した前記ワークの形状をワーク形状計測器によって計測し、
前記ワーク形状計測器によって計測された前記ワークの形状に基づいて、加工後における前記ワークが基準温度に保持されたときに前記ワークの形状が前記基準温度に対応した前記所定の形状となるように、前記工具が熱変位が発生した前記ワークを加工するための加工プログラムを作成し、
作成した前記加工プログラムに従って、前記工具と、熱変位が発生した前記ワークとを相対的に移動させることにより、熱変位が発生した前記ワークを、その熱変位量に応じた形状に加工することを特徴とする工作機械の運転方法。 In the operation method of a machine tool in which a tool and a work are relatively moved to process the work into a predetermined shape,
When the amount of temperature change of the work detected by the work temperature detector exceeds a predetermined temperature tolerance, it is determined that the work has undergone thermal displacement due to the temperature change, and the machining to the work is stopped and the work is stopped. The shape of the work in which thermal displacement has occurred is measured by a work shape measuring instrument.
Based on the shape of the work measured by the work shape measuring instrument, the shape of the work becomes the predetermined shape corresponding to the reference temperature when the work after processing is held at the reference temperature. , Create a machining program for machining the workpiece in which the tool has undergone thermal displacement.
By relatively moving the tool and the work in which the thermal displacement is generated according to the created machining program, the work in which the thermal displacement is generated can be machined into a shape corresponding to the amount of the thermal displacement. The characteristic operation method of the machine tool. 請求項１に記載の工作機械の運転方法において、
前記ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度と、機体温度検出器によって検出された機体の温度との温度差が、所定の温度差内にあるときに、加工を開始することを特徴とする工作機械の運転方法。 In the method of operating a machine tool according to claim 1,
It is characterized in that processing is started when the temperature difference between the temperature of the work detected by the work temperature detector and the temperature of the machine detected by the machine tool temperature detector is within a predetermined temperature difference. How to operate a machine tool. 請求項１または２に記載の工作機械の運転方法において、
加工後における熱変位が発生した前記ワークの温度を、前記ワーク温度検出器によって検出すると共に、加工後における熱変位が発生した前記ワークの形状を、前記ワーク形状計測器によって計測し、
加工後に検出された前記ワークの温度に基づいて、加工後に計測された前記ワークの形状から、その加工後に計測された前記ワークが、前記ワークの形状が正規の寸法となる基準温度に保持されたときの形状を算出し、
算出された前記ワークの形状と、前記基準温度に対応して予め設定された基準形状とを比較して、加工後に計測された前記ワークの形状に対する合否を判定することを特徴とする工作機械の運転方法。 In the method of operating a machine tool according to claim 1 or 2.
The temperature of the work in which thermal displacement occurs after machining is detected by the work temperature detector, and the shape of the work in which thermal displacement occurs after machining is measured by the work shape measuring instrument.
Based on the temperature of the work detected after machining, the work measured after machining was held at a reference temperature at which the shape of the work becomes a regular dimension from the shape of the work measured after machining. Calculate the shape of the time,
A machine tool characterized in that the calculated shape of the work is compared with a reference shape set in advance corresponding to the reference temperature, and a pass / fail judgment with respect to the shape of the work measured after machining is determined. how to drive. 請求項３に記載の工作機械の運転方法において、
算出された前記ワークの形状が、前記基準形状に対して予め設定された所定の形状許容範囲から外れた場合には、算出された前記ワークの形状と前記基準形状との差分に応じて、前記加工プログラムを修正し、
修正した前記加工プログラムに従って、加工後に計測された前記ワークの形状を修正加工することを特徴とする工作機械の運転方法。 In the method of operating a machine tool according to claim 3,
When the calculated shape of the work deviates from a predetermined shape allowable range set in advance with respect to the reference shape, the work is described according to the difference between the calculated shape of the work and the reference shape. Modify the machining program,
A method of operating a machine tool, characterized in that the shape of the work measured after machining is modified according to the modified machining program. 工具とワークとを相対的に移動させて、前記ワークを所定の形状に加工する工作機械にであって、
前記ワークの温度を検出するワーク温度検出器と、
前記ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度の変化量が所定の温度許容値を超えているか否かを判定する判定手段と、
前記ワークの温度変化量が前記温度許容値を超えていると判定された場合に、前記ワークに温度変化による熱変位が発生したと判断して、前記ワークへの加工を中断する制御装置と、
前記熱変位が発生した前記ワークの形状を計測するワーク形状計測器と、
前記ワーク形状計測器によって計測された前記ワークの形状に基づいて、加工後における前記ワークが基準温度に保持されたときに前記ワークの形状が前記基準温度に対応した前記所定の形状となるように、前記工具が熱変位が発生した前記ワークを加工するための加工プログラムを作成する加工プログラム作成手段と、
を備え、
前記制御装置は、作成された前記加工プログラムに従って、前記工具と、熱変位が発生した前記ワークとを相対的に移動させることにより、熱変位が発生した前記ワークを、その熱変位量に応じた形状に加工することを特徴とする工作機械。 A machine tool that moves a tool and a work relative to each other to process the work into a predetermined shape.
A work temperature detector that detects the temperature of the work, and
A determination means for determining whether or not the amount of change in the temperature of the work detected by the work temperature detector exceeds a predetermined temperature permissible value, and
When it is determined that the amount of temperature change of the work exceeds the allowable temperature value, it is determined that the work has undergone thermal displacement due to the temperature change, and the control device for interrupting the machining of the work.
A work shape measuring instrument that measures the shape of the work in which the thermal displacement has occurred,
Based on the shape of the work measured by the work shape measuring instrument, the shape of the work becomes the predetermined shape corresponding to the reference temperature when the work after processing is held at the reference temperature. , A machining program creating means for creating a machining program for machining the workpiece in which the tool has undergone thermal displacement,
With
The control device relatively moves the tool and the work in which the thermal displacement is generated according to the created machining program, so that the work in which the thermal displacement is generated is subjected to the amount of the thermal displacement. A machine tool characterized by processing into a shape. 機体の温度を検出する機体温度検出器を備え、
前記制御装置は、前記ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度と、機体温度検出器によって検出された機体の温度との温度差が、所定の温度差内にあるときに、加工を開始することを特徴とする請求項５に記載の工作機械。 Equipped with an aircraft temperature detector that detects the temperature of the aircraft
The control device starts machining when the temperature difference between the temperature of the work detected by the work temperature detector and the temperature of the machine detected by the machine tool temperature detector is within a predetermined temperature difference. The machine tool according to claim 5, wherein the machine tool is characterized by 前記ワーク温度検出器は、加工後における熱変位が発生した前記ワークの温度を検出し、
前記ワーク形状計測器は、加工後における熱変位が発生した前記ワークの形状を計測し、
加工後に検出された前記ワークの温度に基づいて、加工後に計測された前記ワークの形状から、その加工後に計測された前記ワークが、前記ワークの形状が正規の寸法となる基準温度に保持されたときの形状を算出する形状算出手段と、
算出された前記ワークの形状と、前記基準温度に対応して予め設定された基準形状とを比較して、加工後に計測された前記ワークの形状に対する合否を判定する合否判定手段と、
を具備することを特徴とする請求項５または６に記載の工作機械。 The work temperature detector detects the temperature of the work in which thermal displacement occurs after machining, and detects the temperature of the work.
The work shape measuring instrument measures the shape of the work in which thermal displacement occurs after machining, and measures the shape of the work.
Based on the temperature of the work detected after machining, the work measured after machining was held at a reference temperature at which the shape of the work becomes a regular dimension from the shape of the work measured after machining. A shape calculation means for calculating the shape of the time and
A pass / fail determination means for comparing the calculated shape of the work with a reference shape set in advance corresponding to the reference temperature to determine pass / fail with respect to the shape of the work measured after processing.
The machine tool according to claim 5 or 6, wherein the machine tool is provided with. 算出された前記ワークの形状が、前記基準形状に対して予め設定された所定の形状許容範囲から外れた場合には、算出された前記ワークの形状と前記基準形状との差分に応じて、前記加工プログラムを修正するプログラム修正手段を備え、
前記制御装置は、修正された前記加工プログラムに従って、加工後に計測された前記ワークの形状を修正加工することを特徴とする請求項７に記載の工作機械。 When the calculated shape of the work deviates from a predetermined shape allowable range set in advance with respect to the reference shape, the work is described according to the difference between the calculated shape of the work and the reference shape. Equipped with a program modification means to modify the machining program
The machine tool according to claim 7, wherein the control device modifies the shape of the work measured after machining according to the modified machining program.
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