JPH04343642A - 切削加工に於ける加工品熱膨張補正方法 - Google Patents

切削加工に於ける加工品熱膨張補正方法

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JPH04343642A
JPH04343642A JP11149591A JP11149591A JPH04343642A JP H04343642 A JPH04343642 A JP H04343642A JP 11149591 A JP11149591 A JP 11149591A JP 11149591 A JP11149591 A JP 11149591A JP H04343642 A JPH04343642 A JP H04343642A
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JP
Japan
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temperature
thermal expansion
workpiece
value
correction
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Application number
JP11149591A
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English (en)
Inventor
Kazuya Kazama
風間 一也
Yukio Tamura
幸夫 田村
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Niigata Engineering Co Ltd
Original Assignee
Niigata Engineering Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、切削加工に於ける切削
加工機と加工品との熱膨張差による加工精度を補正する
加工品熱膨張補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、ラジエ−タやカークーラ用コ
ンデンサ等の熱交換器は、その軽量化のためにアルミ合
金が使用されているが、最近では、熱交換器に止まらず
、ボディーやエンジン,サスペンション,シートの構造
部材等に至るまでアルミ合金を多く採用して車両重量の
軽量化を図る等、自動車部品のアルミ化が進んでいる。 そのため、アルミ合金の切削加工も増え、又、要求され
る加工精度も向上してきている。
【0003】然し、切削加工機の本体は殆ど鋼,鋳物で
構成されているため、加工品がアルミニウム等の熱膨張
係数の異なる材質であった場合、室温(気温)の変化に
より加工精度が維持できなくなる場合がある。即ち、従
来、切削加工機で加工する場合、加工箇所に常時切削油
(クーラント液)を流して刃物との摩擦抵抗を減らした
り、加工部の冷却を図っている。ところが、室温が切削
油に比べて高いと、切削油を浴びている加工箇所とその
他の部位との熱膨張差により刃物と加工品との相対位置
が狂い、加工精度が低下してしまう。
【0004】そこで、斯かる欠点を解決するため、特開
昭58−160042号公報には、切削油若しくはこの
温度と等しい工作機械の機械部の温度と、室内温度若し
くはこの室内温度と等しい工作機械の機械部の温度を検
出し、これらの温度差から、その差に基づく工作機械の
熱歪みで生じる工具先端と加工品との変位量を演算手段
で演算し、その変位量に対応して工具先端と加工品との
相対位置を数値制御装置で補正するようにした熱変位補
正方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記熱変位補
正方法では、工作機械本体の熱変形係数(修正係数α,
影響係数β)を実験で求め、斯かる熱変形係数を基に、
切削油若しくはこの温度と等しい工作機械の機械部の温
度Tc と、室内温度若しくはこの室内温度と等しい工
作機械の機械部の温度Tr とから演算装置で補正量β
(Tc −αTr )を演算して変位による補正量を求
めるものであるため、工作機械本体の修正係数αと影響
係数βをわざわざ実験で求めなければならなかった。
【0006】本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもの
で、切削加工機本体に比べ熱容量が小さい加工品の温度
は加工品に掛ける多量の切削油温度と同じであるから(
加工品の表面積は切削加工機本体に比べ小さく、又、加
工品がアルミニウムの場合は熱伝導率が鋼,鋳鉄の約5
倍もあり熱が伝わり易い)、切削油の温度を管理,計測
することにより、切削加工機本体に比して熱容量的に小
さな加工品の、切削加工に於ける切削加工機との熱膨張
差による加工精度を補正する加工品熱膨張補正方法を提
供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、本発明に係る切削加工に於ける加工品熱膨張補正方
法は、切削油の温度と、切削加工機の加工精度に関わる
機械部の温度とを検出し、これらの温度差で生ずる切削
加工機の刃物先端と加工品との相対位置の変位による補
正値を上記温度差を基に演算装置で求め、この補正値に
対応して上記刃物先端と加工品との相対位置を数値制御
装置にて補正する加工品熱膨張補正方法であって、演算
装置では、検出した切削油温度から予め設定した基準温
度を減算してこの数値に加工品の熱膨張係数を乗算する
と共に、同様に検出した切削加工機の加工精度に関わる
機械部の温度から上記基準温度を減算してこの数値に切
削加工機の熱膨張係数を乗算した後、前者の算出値から
後者の算出値を減算してこの数値に当初の数値制御装置
による移動指令値を乗算して、変位量に対する補正値を
求めるようにしたものである。
【0008】
【作用】本発明によれば、先ず、切削油の温度と切削加
工機の温度が検出されてその信号が演算装置に入力され
る。演算装置では、入力された信号を基に補正値を演算
し、そして、演算された補正信号が数値制御装置に入力
する。その結果、数値制御装置が、指令値と補正値を加
えた量をテーブルやコラム等が移動するようにパルスモ
ータ等に指令を送って、加工精度の補正がなされること
となる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき詳細
に説明する。図1は本発明に係る加工品熱膨張補正方法
を実施した横中ぐり盤の概略斜視図を示し、図中、1は
アルミニウム製の加工品3を固定する治具5が取り付く
テーブル、7はコラム、9は該コラム7に装着されたス
ピンドルヘッドで、従来と同様、テーブル1はベッド1
1の摺動面11aに設けられた案内面13に沿って、パ
ルスモータにより図中Z軸方向へボールネジを介して往
復動し、コラム7は案内面13と直交する方向に設けら
れた案内面15に沿って、パルスモータにより図中X軸
方向へボールネジを介して往復動するようになっている
。又、スピンドルヘッド9は、コラム7の摺動面7aに
上下方向へ設けた案内面17に沿って、パルスモータ1
9により図中Y軸方向へ往復動するようになっている。
【0010】そして、上記スピンドルヘッド9には、後
端に連結した駆動モータで駆動される主軸がヘッドスト
ック9a内の軸受で支持されて取り付けられており、テ
ーブル1のZ軸上の往復動とコラム7のX軸上の往復動
、又、スピンドルヘッド9のY軸上の往復動による主軸
の移動によって、主軸の先端に取り付けた刃物で加工品
3が加工されるようになっている。
【0011】又、図中、21はクーラント液(切削油)
の貯留タンクで、該貯留タンク21からクーラントポン
プ23で汲み上げられたクーラント液は、上記ヘッドス
トック9aに設けた複数の噴出孔25と治具5の上方に
設置したシャワークーラント27から、刃物と加工品3
の加工箇所に向かって噴射されるようになっている。そ
して、流れたクーラント液はベッド11に設けた溝から
パイプ29で貯留タンク21に戻り、キリコやゴミを取
り除いて再使用されるようになっている。その他、図中
、31はクーラント液の温度をバランスよく均一にする
ためのクーラントクーラ、33は上記コラム7の底部に
固着されたボールナットに螺着されたボールスクリュー
、35は該ボールスクリュー33の一端を回動自在に保
持するベアリングの組み込まれたブラケット、そして、
36はスプラッシュガードである。
【0012】而して、本実施例に係る加工品熱膨張補正
方法は、加工品3の表面積は横中ぐり盤に比べ小さく、
又、加工品3がアルミニウムであってその熱伝導率が鋼
,鋳鉄の約5倍もあり熱が伝わり易いため、鋼や鋳物で
構成された横中ぐり盤に比べ熱容量の小さいアルミニウ
ム製の加工品3の温度は、クーラント液を多量に掛ける
ことによってクーラント液の温度と同じとなる。
【0013】斯かる前提に立って、本実施例は、クーラ
ント液の温度を管理,計測することにより横中ぐり盤と
加工品3との熱膨張の差による加工精度を補正しようと
するもので、その目的から上記貯留タンク21にクーラ
ント液の温度TC を検出する検出器37を取り付ける
と共に、例えば、クーラント液を浴びずにX軸方向の加
工精度に関わる横中ぐり盤の機械部として、上記ボール
スクリュー33の一端を保持するブラケット35近傍の
ベッド11に横中ぐり盤の温度TX を検出する検出器
39を取り付け、そして、これらの検出器37,39か
らの信号を図2に示すブロック図に従って処理させるよ
うにした。
【0014】図2のブロック図は、クーラント液の温度
TC を検出する検出器37と、横中ぐり盤の温度TX
 を検出する検出器39との出力を処理して補正量を算
出し、この補正量を、X軸方向の加工品3と刃物との正
しい相対位置に対して補正しなければならない変位量と
して、横中ぐり盤の数値制御装置にインプットする回路
構成を示す。
【0015】図2中、41,43は増幅器、45,47
はアナログ・デジタル変換器(以下「A/D変換器」と
いう)、49は演算装置、そして、51は数値制御装置
(以下「NC装置」という)を示し、上記各検出器37
,39の出力は、夫々、増幅器41,43とA/D変換
器45,47を介して演算装置49に入力される。そし
て、該演算装置49では、検出器37,39で検出され
た温度TC ,TX を基に、X軸移動の当初の指令値
LX に対する補正値LX ′を、         LX ′=LX 〔δW (TC −
TS )−δM (TX −TS )〕・・・■の式か
ら求めるようになっている。
【0016】ここで、δW は加工品3の熱膨張係数、
δM は横中ぐり盤の熱膨張係数で、これらの係数は予
め物理的に明らかである。又、TS は基準温度で、例
えば、加工後の精度を測定する温度管理された20℃(
熱膨張係数が定められている温度)前後の室の温度を基
準としている。そして、これらδW ,δM ,TS 
は演算装置49に予め記憶されており、これらの数値と
検出器37,39で検出された温度TC ,TX に基
づき、上記式■からX軸移動の当初の指令値LX に対
する補正値LX ′が算出されるようになっている。
【0017】又、図示しないが、図1の横中ぐり盤には
、切削油を浴びずにY,Z軸方向加工精度に関わる横中
ぐり盤の機械部の温度LY ,LZを検出する検出器が
、コラム7やベッド11の所定の部位に夫々取り付けら
れている。そして、演算装置49では、Y軸移動の当初
の指令値LY に対する補正値LY ′を、上記式■の
LX をLY に置き換えた         LY ′=LY 〔δW (TC −
TS )−δM (TX −TS )〕・・・■の式か
ら求め、又、Z軸移動の当初の指令値LZ に対する補
正値LZ ′にあっても、上記式■のLX をLZ に
置き換えた         LZ ′=LZ 〔δW (TC −
TS )−δM (TX −TS )〕・・・■の式か
ら算出するようになっている。
【0018】そして、NC装置51には演算された補正
信号が入力して、例えばX軸方向への移動指令の際に、
指令値LX と補正値LX ′を加えた量をコラム7が
移動するようにそのパルスモータへ指令を送るようにな
っている。同様に、Y軸方向への移動指令の際には、指
令値LY と補正値LY ′を加えた量をスピンドルヘ
ッド9が移動するようにNC装置51がパルスモータ1
9へ指令を送り、又、Z軸方向への移動指令の際には、
指令値LZ と補正値LZ ′を加えた量をテーブル1
が移動するようにNC装置51がパルスモータへ指令を
送るようになっている。
【0019】従って、図3に示すフローチャートに示す
ように、例えば切削加工時に於ける加工品3と横中ぐり
盤との熱膨張差によるX軸方向の加工精度を補正するに
は、先ず、検出器37,39から、クーラント液の温度
TC と横中ぐり盤の温度TX を検出してその信号を
、夫々、増幅器41,43とA/D変換器45,47を
介して演算装置49に入力する(ステップS1,S2)
【0020】演算装置49では、入力された温度TC 
,TX を基に、X軸移動の当初の指令値LX に対す
る補正値LX ′を上記式■で算出する(ステップS3
)。そして、NC装置51に演算された補正信号が入力
して、指令値LX と補正値LX ′を加えた量をコラ
ム7が移動するようにそのパルスモータへ指令を送るの
で、コラム7は指令値LX と補正値LX ′を加えた
量を移動して補正がなされ(ステップS4)、加工品3
と横中ぐり盤との熱膨張差によるX軸方向の加工精度の
補正が完了することとなる。
【0021】同様に、加工品3と横中ぐり盤との熱膨張
差によるY,Z軸方向への夫々の加工精度の補正も、式
■,■から補正値を算出して上記工程によって行われる
。このように、本実施例は、加工品3の表面積は横中ぐ
り盤に比べ小さく、又、アルミニウム製の加工品3の熱
伝導率が鋼,鋳鉄の約5倍もあり熱が伝わり易いため、
鋼や鋳物で構成された横中ぐり盤に比べ熱容量の小さい
アルミニウム製の加工品3の温度は、該加工品3に掛け
る多量のクーラント液の温度と同じとなることに着目し
、クーラント液の温度を管理,計測することにより横中
ぐり盤と加工品3との熱膨張の差による加工精度を補正
でき、而も、物理的に予め明らかな横中ぐり盤の熱膨張
係数と加工品3の熱膨張係数を用いて補正値LX′を算
出できるので、本実施例によれば、特開昭58−160
042号公報に開示された従来の補正方法の如く工作機
械本体の修正係数や影響係数をわざわざ実験で求める必
要がなく、極めて簡単に加工精度の補正が行えることと
なった。
【0022】尚、上記実施例では、加工後の精度を測定
する温度管理された室の温度を基準温度としたが、この
基準値はその他の値を用いることも可能である。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ク
ーラント液の温度を管理,計測することにより切削加工
機と加工品との熱膨張の差による加工精度を補正でき、
而も、物理的に予め明らかな切削加工機の熱膨張係数と
加工品の熱膨張係数を用いて補正値を算出できるので、
従来に比し極めて簡単に加工精度の補正が行えることと
なった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した横中ぐり盤の全体斜視図であ
る。
【図2】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図3】本発明の一実施例の補正方法を示すフローチャ
ートである。
【符号の説明】
1  テーブル 3  加工品 7  コラム 9  スピンドルヘッド 11  ベッド 37,39  検出器 41,43  増幅器 45,47  A/D変換器 49  演算装置 51  NC装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  切削油の温度と、切削加工機の加工精
    度に関わる機械部の温度とを検出し、これらの温度差で
    生ずる切削加工機の刃物先端と加工品との相対位置の変
    位による補正値を上記温度差を基に演算装置で求め、こ
    の補正値に対応して上記刃物先端と加工品との相対位置
    を数値制御装置にて補正する加工品熱膨張補正方法であ
    って、演算装置では、検出した切削油温度から予め設定
    した基準温度を減算してこの数値に加工品の熱膨張係数
    を乗算すると共に、同様に検出した切削加工機の加工精
    度に関わる機械部の温度から上記基準温度を減算してこ
    の数値に切削加工機の熱膨張係数を乗算した後、前者の
    算出値から後者の算出値を減算してこの数値に当初の数
    値制御装置による移動指令値を乗算して、変位量に対す
    る補正値を求めるようにしたことを特徴とする切削加工
    に於ける加工品熱膨張補正方法。
JP11149591A 1991-05-16 1991-05-16 切削加工に於ける加工品熱膨張補正方法 Pending JPH04343642A (ja)

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