JPH0319023B2 - - Google Patents
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- JPH0319023B2 JPH0319023B2 JP58012991A JP1299183A JPH0319023B2 JP H0319023 B2 JPH0319023 B2 JP H0319023B2 JP 58012991 A JP58012991 A JP 58012991A JP 1299183 A JP1299183 A JP 1299183A JP H0319023 B2 JPH0319023 B2 JP H0319023B2
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- JP
- Japan
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- shape
- tool
- machining
- workpiece
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/416—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control of velocity, acceleration or deceleration
- G05B19/4166—Controlling feed or in-feed
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/37—Measurements
- G05B2219/37207—Verify, probe, workpiece
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は高精度形状加工方法にかかわり、特
に、研削盤、旋盤などで被削物を高い形状精度で
加工する高精度形状加工方法に関するものであ
る。 〔従来技術〕 第１図は、数値制御旋盤において、工具をＸ−
Ｚ方向に同時２軸制御することによつて被削物を
加工する場合の従来技術を示した概略説明図であ
る。図において、１は機械本体、２はチヤツク、
３は被削物、４はＸ−Ｚテーブル、５は工具台、
６は工具、７ａ，７ｂは駆動モータ、７ｃはスピ
ンドルモータ、８は数値制御装置、９，１０は数
値指令テープである。 この従来技術では、ミクロンオーダの形状精度
を達成するため、次のようなプロセスで加工を行
つていた。すなわち、最終形状を得るための工具
経路指令および加工条件指令等がプログラムされ
た数値指令テープ９により第１次の仕上切削を行
つた後、被削物３をチヤツク２から取り外し、該
被削物３の加工形状を個別に測定し、加工形状が
所望の公差以上の誤差を生じた場合は、ふたたび
前記被削物３をチヤツク２に取り付け、加工形状
誤差を補正した新しい数値指令テープ１０により
第２次の仕上切削を行つていた。 しかしながら、このプロセスでは、いかに加工
形状誤差を高精度に求めて第２次仕上切削にフイ
ードバツクしても、加工系と加工形状測定系が異
なるため、機械の運動誤差、熱歪などの定常誤差
を排除できない欠点があつた。さらには、第２次
の仕上切削のために被削物３をふたたびチヤツク
２に精度良く取り付けなければならないため、か
なり長時間を費やす欠点があつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を排
除し、加工形状精度を向上させ、かつ仕上加工ま
での総加工時間を短縮させることができ、さらに
自動化を考慮した高精度形状加工方法を提供する
にある。 〔発明の概要〕 本発明は、前記目的を達成するため、工具と同
時に接触型の微小変位計をＸ−Ｚテーブル上の適
所に設け、第１次仕上切削直後の被削物の加工形
状を該微小変位計で機上検出し、検出結果に基づ
き演算処理装置で誤差解析を行い、誤差分を第２
次仕上切削で排除するようにすることにより、機
械の運動誤差、熱歪等の定常誤差や、被削物のチ
ヤツキング誤差を排除するようにしたもので、こ
れにより、極めて高精度な加工形状が得られるよ
うに図つたものである。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を図に基づいて具体的
に説明する。第２図は本実施例の装置を具備した
旋盤の概略を示したもので、第３図は第２図にお
ける数値制御装置の処理フローを示したものであ
る。また、第４図は工具軌跡を解説するための図
である。なお、上記第２図において、第１図と同
じ部分は同一符号を付してある。第２図におい
て、工具台５に固定された工具６と、被削物３と
接する高さ方向の位置が該工具６のそれと同じ位
置にありかつＸ方向に該工具６と適切な間隔をも
つて前記工具台５に固定された接触型あるいは非
接触型の微小変位計１１とが、駆動モータ７ａ，
７ｂによつてそれぞれＺ、Ｘ方向に移動せしめら
れるＸ−Ｚテーブル４の上面に固定されており、
該Ｘ−Ｚテーブル４は機械本体１に設置されてい
る。また、機械本体１には、その軸心がＺ軸と平
行になるように被削物３がチヤツク２に取り付け
られている。なお、前記微小変位計１１からの出
力信号は増幅回路１２で増幅され、さらにＡ−Ｄ
変換回路１３でデジタル信号に変換されるように
なつている。他方、最終形状を得るための工具６
の軌跡指令、加工条件指令、および機上測定を行
うための微小変位計１１の軌跡指令が同時にプロ
グラムされた数値指令テープ９からの情報を読み
取り、前記駆動モータ７ａ，７ｂおよびスピンド
ルモータ７ｃを駆動制御するための数値制御装置
８が設置されている。なお、この数値制御装置８
は、前記数値指令テープ９の情報を読み取るため
のテープ読取り部８１と、該テープ読取り部８１
が読み取つた情報に基づきＸ−Ｚテーブル４を移
動せしめるための指令を出力するとともに、後述
の誤差解析および工具軌跡補正等の演算処理を行
う演算処理部８２と、該演算処理部８２からの出
力指令に基づきＸ−Ｚテーブル４および先端に被
削物３を具備したスピンドル（図示せず）を駆動
せしめるそれぞれのモータ７ａ，７ｂ，７ｃを駆
動制御するための制御部８３と、該制御部８３か
らの出力信号を前記モータ７ａ〜７ｃの駆動信号
に増幅、変換するためのアンプ部８４ａ〜８４ｃ
と、前記Ａ−Ｄ変換回路１３から出力されるデー
タ情報を時分割で入力し、結果を前記演算処理部
８２へ出力するためのデータ入力部８５とからな
つている。 次に、動作について説明する。いま、あらかじ
め前工程においてある程度の形状精度まで粗切削
された被削物３をチヤツク２に取り付けた後、ス
ピンドルモータ７ｃを駆動せしめ、前記被削物３
を回転させる。その後、数値指令テープ９からの
情報に基づきＸ−Ｚテーブル４を移動せしめ、工
具６により第１次仕上切削を行う。この第１次仕
上切削が終了した後、微小変位計１１を前記第１
次仕上切削工程で工具６が通過した軌跡の適切な
点に位置せしめるように前記Ｘ−Ｚテーブル４を
移動せしめ、微小変位計１１が所望の点に位置決
めされた直後、前記Ｘ−Ｚテーブル４の位置と前
記微小変位計１１の変位量とを測定する。この測
定を適当な回数だけ繰り返した後、測定結果を基
に演算処理部８２により誤差解析を行い、もし生
じた形状誤差が所望の公差を越えていれば、前記
誤差分を排除するがごとく第１次仕上切削時の工
具軌跡を修正し、その後、第２次仕上切削を行
う。また、前記形状誤差が公差以下であれば、仕
上切削を終了する。 以上のことを第４図により補足説明すれば、第
１次仕上切削は、形状誤差となる要因を考慮して
いない加工であり、形状誤差と成る要因の影響が
全く無い場合は、工具は第１次仕上切削における
工具軌跡と一致した軌跡をとり、被削物３の加工
（断面）形状は、第４図における最終断面形状イ
と一致する。しかし、実際には、工具の定常摩
耗、加工機の運動誤差及び熱歪等の形状誤差要因
による影響で、工具は、第１次仕上切削における
工具軌跡からずれた軌跡をとり、被削物の加工形
状は、第４図における断面形状ロを形成する。従
つて、最終断面形状イと同じ工具軌跡で加工した
とき、断面形状ロが、形成されたのであるから、
第１次仕上切削における工具軌跡から両者の差、
すなわち誤差を差引いた第２次仕上切削用軌跡ハ
を作成し、この第２次仕上切削用軌跡ハで第２次
仕上切削を行うと、前記誤差要因の影響が加味さ
れて、第２次仕上切削においては、最終断面形状
イに一致する加工形状が得られることになる。 本実施例によれば、被削物３をチヤツク２より
取り外すことなく、加工と形状測定とを同一加工
機上で行うようにしたため、機械の運動誤差、熱
歪および環境変化による誤差、例えば被削物のチ
ヤツキングのばらつき、あるいは工具の定常摩耗
などによる誤差を排除することができ、高精度な
加工形状が得られるとともに、段取り時間を短縮
できる効果がある。 なお、上記実施例の説明では、Ｘ−Ｚテーブル
４に固定された工具６と微小変位計１１とを移動
させているが、その代りに、両者を固定し、被削
物３を相対的に移動させても、同様な効果が得ら
れる。 また、上記した例は、誤差修正加工を１回のみ
行つているが、数回の加工・形状誤差測定の繰返
しによる誤差修正加工を行つて、加工誤差を最小
に収束させることもできる。 また、上記実施例は、工作機械が旋盤である例
について説明したが、本発明は研削盤等の他の数
値制御工作機械についても適用できることは明ら
かである。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、数値制
御装置を備えた工作機械によつて高精度な加工形
状精度が要求される被削物を加工するに当たり、
第１次仕上加工後の形状精度を同一加工機上で測
定し、誤差分を第１次仕上加工時の工具軌跡から
補正・修正し、補正・修正後の工具軌跡に基づき
第２次仕上加工を行うようにしたため、機械の運
動誤差、熱歪および環境変化による誤差等の定常
誤差を排除することができ、極めて高精度な加工
形状精度が得られるとともに、段取り時間を短縮
できることから、測定工程をも含む仕上加工まで
の総加工時間を短縮できる効果がある。
に、研削盤、旋盤などで被削物を高い形状精度で
加工する高精度形状加工方法に関するものであ
る。 〔従来技術〕 第１図は、数値制御旋盤において、工具をＸ−
Ｚ方向に同時２軸制御することによつて被削物を
加工する場合の従来技術を示した概略説明図であ
る。図において、１は機械本体、２はチヤツク、
３は被削物、４はＸ−Ｚテーブル、５は工具台、
６は工具、７ａ，７ｂは駆動モータ、７ｃはスピ
ンドルモータ、８は数値制御装置、９，１０は数
値指令テープである。 この従来技術では、ミクロンオーダの形状精度
を達成するため、次のようなプロセスで加工を行
つていた。すなわち、最終形状を得るための工具
経路指令および加工条件指令等がプログラムされ
た数値指令テープ９により第１次の仕上切削を行
つた後、被削物３をチヤツク２から取り外し、該
被削物３の加工形状を個別に測定し、加工形状が
所望の公差以上の誤差を生じた場合は、ふたたび
前記被削物３をチヤツク２に取り付け、加工形状
誤差を補正した新しい数値指令テープ１０により
第２次の仕上切削を行つていた。 しかしながら、このプロセスでは、いかに加工
形状誤差を高精度に求めて第２次仕上切削にフイ
ードバツクしても、加工系と加工形状測定系が異
なるため、機械の運動誤差、熱歪などの定常誤差
を排除できない欠点があつた。さらには、第２次
の仕上切削のために被削物３をふたたびチヤツク
２に精度良く取り付けなければならないため、か
なり長時間を費やす欠点があつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を排
除し、加工形状精度を向上させ、かつ仕上加工ま
での総加工時間を短縮させることができ、さらに
自動化を考慮した高精度形状加工方法を提供する
にある。 〔発明の概要〕 本発明は、前記目的を達成するため、工具と同
時に接触型の微小変位計をＸ−Ｚテーブル上の適
所に設け、第１次仕上切削直後の被削物の加工形
状を該微小変位計で機上検出し、検出結果に基づ
き演算処理装置で誤差解析を行い、誤差分を第２
次仕上切削で排除するようにすることにより、機
械の運動誤差、熱歪等の定常誤差や、被削物のチ
ヤツキング誤差を排除するようにしたもので、こ
れにより、極めて高精度な加工形状が得られるよ
うに図つたものである。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を図に基づいて具体的
に説明する。第２図は本実施例の装置を具備した
旋盤の概略を示したもので、第３図は第２図にお
ける数値制御装置の処理フローを示したものであ
る。また、第４図は工具軌跡を解説するための図
である。なお、上記第２図において、第１図と同
じ部分は同一符号を付してある。第２図におい
て、工具台５に固定された工具６と、被削物３と
接する高さ方向の位置が該工具６のそれと同じ位
置にありかつＸ方向に該工具６と適切な間隔をも
つて前記工具台５に固定された接触型あるいは非
接触型の微小変位計１１とが、駆動モータ７ａ，
７ｂによつてそれぞれＺ、Ｘ方向に移動せしめら
れるＸ−Ｚテーブル４の上面に固定されており、
該Ｘ−Ｚテーブル４は機械本体１に設置されてい
る。また、機械本体１には、その軸心がＺ軸と平
行になるように被削物３がチヤツク２に取り付け
られている。なお、前記微小変位計１１からの出
力信号は増幅回路１２で増幅され、さらにＡ−Ｄ
変換回路１３でデジタル信号に変換されるように
なつている。他方、最終形状を得るための工具６
の軌跡指令、加工条件指令、および機上測定を行
うための微小変位計１１の軌跡指令が同時にプロ
グラムされた数値指令テープ９からの情報を読み
取り、前記駆動モータ７ａ，７ｂおよびスピンド
ルモータ７ｃを駆動制御するための数値制御装置
８が設置されている。なお、この数値制御装置８
は、前記数値指令テープ９の情報を読み取るため
のテープ読取り部８１と、該テープ読取り部８１
が読み取つた情報に基づきＸ−Ｚテーブル４を移
動せしめるための指令を出力するとともに、後述
の誤差解析および工具軌跡補正等の演算処理を行
う演算処理部８２と、該演算処理部８２からの出
力指令に基づきＸ−Ｚテーブル４および先端に被
削物３を具備したスピンドル（図示せず）を駆動
せしめるそれぞれのモータ７ａ，７ｂ，７ｃを駆
動制御するための制御部８３と、該制御部８３か
らの出力信号を前記モータ７ａ〜７ｃの駆動信号
に増幅、変換するためのアンプ部８４ａ〜８４ｃ
と、前記Ａ−Ｄ変換回路１３から出力されるデー
タ情報を時分割で入力し、結果を前記演算処理部
８２へ出力するためのデータ入力部８５とからな
つている。 次に、動作について説明する。いま、あらかじ
め前工程においてある程度の形状精度まで粗切削
された被削物３をチヤツク２に取り付けた後、ス
ピンドルモータ７ｃを駆動せしめ、前記被削物３
を回転させる。その後、数値指令テープ９からの
情報に基づきＸ−Ｚテーブル４を移動せしめ、工
具６により第１次仕上切削を行う。この第１次仕
上切削が終了した後、微小変位計１１を前記第１
次仕上切削工程で工具６が通過した軌跡の適切な
点に位置せしめるように前記Ｘ−Ｚテーブル４を
移動せしめ、微小変位計１１が所望の点に位置決
めされた直後、前記Ｘ−Ｚテーブル４の位置と前
記微小変位計１１の変位量とを測定する。この測
定を適当な回数だけ繰り返した後、測定結果を基
に演算処理部８２により誤差解析を行い、もし生
じた形状誤差が所望の公差を越えていれば、前記
誤差分を排除するがごとく第１次仕上切削時の工
具軌跡を修正し、その後、第２次仕上切削を行
う。また、前記形状誤差が公差以下であれば、仕
上切削を終了する。 以上のことを第４図により補足説明すれば、第
１次仕上切削は、形状誤差となる要因を考慮して
いない加工であり、形状誤差と成る要因の影響が
全く無い場合は、工具は第１次仕上切削における
工具軌跡と一致した軌跡をとり、被削物３の加工
（断面）形状は、第４図における最終断面形状イ
と一致する。しかし、実際には、工具の定常摩
耗、加工機の運動誤差及び熱歪等の形状誤差要因
による影響で、工具は、第１次仕上切削における
工具軌跡からずれた軌跡をとり、被削物の加工形
状は、第４図における断面形状ロを形成する。従
つて、最終断面形状イと同じ工具軌跡で加工した
とき、断面形状ロが、形成されたのであるから、
第１次仕上切削における工具軌跡から両者の差、
すなわち誤差を差引いた第２次仕上切削用軌跡ハ
を作成し、この第２次仕上切削用軌跡ハで第２次
仕上切削を行うと、前記誤差要因の影響が加味さ
れて、第２次仕上切削においては、最終断面形状
イに一致する加工形状が得られることになる。 本実施例によれば、被削物３をチヤツク２より
取り外すことなく、加工と形状測定とを同一加工
機上で行うようにしたため、機械の運動誤差、熱
歪および環境変化による誤差、例えば被削物のチ
ヤツキングのばらつき、あるいは工具の定常摩耗
などによる誤差を排除することができ、高精度な
加工形状が得られるとともに、段取り時間を短縮
できる効果がある。 なお、上記実施例の説明では、Ｘ−Ｚテーブル
４に固定された工具６と微小変位計１１とを移動
させているが、その代りに、両者を固定し、被削
物３を相対的に移動させても、同様な効果が得ら
れる。 また、上記した例は、誤差修正加工を１回のみ
行つているが、数回の加工・形状誤差測定の繰返
しによる誤差修正加工を行つて、加工誤差を最小
に収束させることもできる。 また、上記実施例は、工作機械が旋盤である例
について説明したが、本発明は研削盤等の他の数
値制御工作機械についても適用できることは明ら
かである。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、数値制
御装置を備えた工作機械によつて高精度な加工形
状精度が要求される被削物を加工するに当たり、
第１次仕上加工後の形状精度を同一加工機上で測
定し、誤差分を第１次仕上加工時の工具軌跡から
補正・修正し、補正・修正後の工具軌跡に基づき
第２次仕上加工を行うようにしたため、機械の運
動誤差、熱歪および環境変化による誤差等の定常
誤差を排除することができ、極めて高精度な加工
形状精度が得られるとともに、段取り時間を短縮
できることから、測定工程をも含む仕上加工まで
の総加工時間を短縮できる効果がある。
第１図は従来技術による数値制御旋盤の概略説
明図、第２図は本発明の一実施例である数値制御
旋盤の概略説明図、第３図は該実施例における数
値制御装置の処理を示すフローチヤート、第４図
は該実施例における工具軌跡を解説するための説
明図である。 符号の説明 １……機械本体、２……チヤツ
ク、３……被削物、４……Ｘ−Ｚテーブル、５…
…工具台、６……工具、７ａ，７ｂ……駆動モー
タ、７ｃ……スピンドルモータ、８……数値制御
装置、９，１０……数値指令テープ、１１……微
小変位計、１２……増幅回路、１３……Ａ−Ｄ変
換回路、８１……テープ読取り部、８２……演算
処理部、８３……制御部、８４ａ〜８４ｃ……ア
ンプ部、８５……データ入力部。
明図、第２図は本発明の一実施例である数値制御
旋盤の概略説明図、第３図は該実施例における数
値制御装置の処理を示すフローチヤート、第４図
は該実施例における工具軌跡を解説するための説
明図である。 符号の説明 １……機械本体、２……チヤツ
ク、３……被削物、４……Ｘ−Ｚテーブル、５…
…工具台、６……工具、７ａ，７ｂ……駆動モー
タ、７ｃ……スピンドルモータ、８……数値制御
装置、９，１０……数値指令テープ、１１……微
小変位計、１２……増幅回路、１３……Ａ−Ｄ変
換回路、８１……テープ読取り部、８２……演算
処理部、８３……制御部、８４ａ〜８４ｃ……ア
ンプ部、８５……データ入力部。
Claims (1)
- １ 加工機の回転軸に取り付けられた被削物を回
転させて、最終形状を得るための工具軌跡指令に
基づき工具により第１次仕上加工を行なつた後、
前記加工機上で微小変位計により前記被削物の加
工面形状を測定し、この測定結果により最終形状
との形状誤差を求め、この形状誤差が所望の公差
より大きい場合に１次仕上加工時の工具軌跡指令
を修正することにより第２次仕上加工用の工具軌
跡指令を作成し、この第２次仕上加工用の工具軌
跡指令によつて前記第１次仕上げ加工後の加工面
を第２次仕上加工することを特徴とする高精度形
状加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299183A JPS59142045A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 数値制御工作機械 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1299183A JPS59142045A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 数値制御工作機械 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59142045A JPS59142045A (ja) | 1984-08-15 |
| JPH0319023B2 true JPH0319023B2 (ja) | 1991-03-14 |
Family
ID=11820669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1299183A Granted JPS59142045A (ja) | 1983-01-31 | 1983-01-31 | 数値制御工作機械 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59142045A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63251148A (ja) * | 1987-04-03 | 1988-10-18 | Om Seisakusho:Kk | 数値制御工作機械における寸法補正方法及びその装置 |
| IT1211395B (it) * | 1987-10-12 | 1989-10-18 | Ocn Ppl S P A | Dispositivo di misura e di correzione automatica delle quote di lavorazione in un centro di lavoro a con trollo numerico |
| JP3287981B2 (ja) * | 1995-08-15 | 2002-06-04 | 理化学研究所 | 形状制御方法とこの方法によるｎｃ加工装置 |
| DE10030087B4 (de) * | 2000-06-19 | 2007-01-18 | Boehringer Werkzeugmaschinen Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen und Bearbeiten von Werkstücken |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5621747A (en) * | 1979-07-20 | 1981-02-28 | Hitachi Seiko Ltd | Machining device for thin plate |
| JPS57194854A (en) * | 1981-05-23 | 1982-11-30 | Agency Of Ind Science & Technol | Ultra-precision machining |
| JPS5810441A (ja) * | 1981-07-10 | 1983-01-21 | Toshiba Mach Co Ltd | 精密切削加工システム |
-
1983
- 1983-01-31 JP JP1299183A patent/JPS59142045A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5621747A (en) * | 1979-07-20 | 1981-02-28 | Hitachi Seiko Ltd | Machining device for thin plate |
| JPS57194854A (en) * | 1981-05-23 | 1982-11-30 | Agency Of Ind Science & Technol | Ultra-precision machining |
| JPS5810441A (ja) * | 1981-07-10 | 1983-01-21 | Toshiba Mach Co Ltd | 精密切削加工システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59142045A (ja) | 1984-08-15 |
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