JPH05303410A - 数値制御工作機械の工具補正方法 - Google Patents

数値制御工作機械の工具補正方法

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JPH05303410A
JPH05303410A JP10974092A JP10974092A JPH05303410A JP H05303410 A JPH05303410 A JP H05303410A JP 10974092 A JP10974092 A JP 10974092A JP 10974092 A JP10974092 A JP 10974092A JP H05303410 A JPH05303410 A JP H05303410A
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JP
Japan
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tool
vector
numerically controlled
controlled machine
cos
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JP10974092A
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English (en)
Inventor
Masahiro Nakanishi
正広 中西
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロータリヘッドの回転を考慮した工具補正方
法を提供すると共に、ロータリヘッドの回転軸の位置ズ
レや数値制御工作機械の主軸の位置ズレに対する工具補
正方法を提供する。 【構成】 ロータリヘッドの回転角θと工具長Lとをパ
ラメータとして入力し、回転角θ=0のときの基準座標
系を設定し、回転角θのときの回転座標系を設定し、両
座標系の関係により、回転座標系の工具ベクトルを基準
座標系上の工具ベクトルに変換し、これを工具補正ベク
トルとして工具補正を行う。 【効果】 任意方向の加工面を所期の精度で加工するこ
とが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、数値制御工作機械の
工具補正方法に関し、さらに詳しくは、1軸の回転軸を
持つロータリヘッドを備えた数値制御工作機械における
ロータリヘッドの回転を考慮した工具補正方法およびロ
ータリヘッドの回転軸の位置ズレや数値制御工作機械の
主軸の位置ズレに対する工具補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】工具を保持するヘッドが回転できるよう
になったロータリヘッドを備えた数値制御工作機械で
は、ロータリヘッドの回転によって工具を所望の方向に
傾け、所望の方向に傾いた加工面を加工することが出来
るようになっている。しかし、従来のロータリヘッドを
備えた数値制御工作機械は、ロータリヘッドの回転を考
慮した工具補正機能を有していなかった。
【0003】また、ロータリヘッドの回転軸や数値制御
工作機械の主軸の位置は、数値制御工作機械の部品の加
工精度,組み立て精度,据え付け精度に依存しており、
ある程度の誤差は避けられない。しかし、従来のロータ
リヘッドを備えた数値制御工作機械は、ロータリヘッド
の回転軸や数値制御工作機械の主軸の位置ズレに対する
工具補正機能を有していなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のロータリヘッド
を備えた数値制御工作機械では、ロータリヘッドの回転
を考慮した工具補正機能を有していなかったため、工具
長が異なる度に加工プログラムを再作成しなくてはなら
ない問題があった。また、従来のロータリヘッドを備え
た数値制御工作機械では、ロータリヘッドの回転軸や数
値制御工作機械の主軸の位置ズレに対する工具補正機能
を有していなかったため、これらの位置ズレを内包する
状態で稼働している場合があり、所期の加工精度を得ら
れない問題があった。
【0005】そこで、この発明の目的は、ロータリヘッ
ドの回転を考慮した工具補正方法を提供すると共に、ロ
ータリヘッドの回転軸の位置ズレや数値制御工作機械の
主軸の位置ズレに対する工具補正方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の観点では、この発
明は、1軸の回転軸を有するロータリヘッドを備えた数
値制御工作機械の工具補正方法であって、ロータリヘッ
ドの回転角θと,工具長Lとをパラメータとして入力
し、ロータリヘッドの回転基準位置を原点とし回転角θ
=0のときに位置ズレのない工具ベクトルが基準工具ベ
クトルV00(0,0,−L)となる基準座標系(X,
Y,Z)0 を設定し、ロータリヘッドの回転基準位置を
原点とし回転角θのときに位置ズレのない工具ベクトル
が回転工具ベクトルV0r(0,0,−L)となる回転座
標系(X,Y,Z)rを設定し、基準座標系(X,Y,
Z)0 と回転座標系(X,Y,Z)rの関係により、回
転角θのときの回転座標系(X,Y,Z)r上の工具ベ
クトルVrを、基準座標系(X,Y,Z)0 上の工具ベ
クトルVに変換し、この工具ベクトルVを工具補正ベク
トルとして工具補正を行うことを特徴とする数値制御工
作機械の工具補正方法を提供する。
【0007】第2の観点では、この発明は、上記構成に
おいて、当該数値制御工作機械を使用して加工された被
加工体の寸法誤差から前記回転軸の位置ズレを測定し、
その位置ズレを回転軸の角度のパラメータとして設定
し、これによって前記回転軸の位置ズレによる工具補正
ベクトルのズレをも補正することを特徴とする数値制御
工作機械の工具補正方法を提供する。
【0008】第3の観点では、この発明は、上記構成に
おいて、当該数値制御工作機械を使用して加工された被
加工体の寸法誤差から当該数値制御工作機械の主軸の位
置ズレを測定し、その位置ズレを回転軸の角度のパラメ
ータに換算して設定し、これによって当該数値制御工作
機械の主軸の位置ズレによる工具補正ベクトルのズレを
も補正することを特徴とする数値制御工作機械の工具補
正方法を提供する。
【0009】
【作用】この発明の数値制御工作機械の工具補正方法で
は、ロータリヘッドの回転によって変化する工具ベクト
ルVrを、ロータリヘッドの回転によって変化しない基
準座標系上の工具ベクトルVに変換し、これを工具補正
ベクトルとする。従って、ロータリヘッドの回転にかか
わらず、工具補正を行うことが可能になる。
【0010】また、ロータリヘッドの回転軸の位置ズレ
や,数値制御工作機械の主軸の位置ズレを、回転軸の角
度のパラメータに換算して設定し、上記工具補正を行
う。従って、ロータリヘッドの回転軸の位置ズレや,数
値制御工作機械の主軸の位置ズレに対する工具補正を行
うことが可能になり、加工精度を向上することが出来
る。
【0011】
【実施例】以下、図に示す実施例によりこの発明をさら
に説明する。図2は、ロータリヘッド4の回転軸7の回
転角θ=0゜の状態を示す説明図である。1は、主軸ユ
ニットである。主軸ユニット1は、主軸モータ2を内蔵
したビルトイン型になっており、工具6を保持してい
る。工具6の工具長は、Lである。5は、スピンドルヘ
ッドである。16は、主軸である。主軸16の位置ズレ
はないものとする。
【0012】3は、ロータリヘッド4を駆動するモータ
である。8は、回転軸7の回転基準位置である。9,1
0,11は、回転基準位置8を原点とした基準座標系の
X軸,Y軸,Z軸である。回転軸7は、基準座標系のZ
軸11に対して角度45゜である。位置ズレはないもの
とする。
【0013】12は、基準座標系上の位置ズレのない工
具ベクトルである基準工具ベクトルV00(0,0,−
L)である。
【0014】図3は、ロータリヘッド4の回転軸7の回
転角度が180゜の状態を示す説明図である。なお、回
転軸7および主軸16の位置ズレはないものとする。ロ
ータリヘッド4の回転に伴い、基準座標系のX軸9,Y
軸10,Z軸11が回転座標系のX軸13,Y軸14,
Z軸15にそれぞれ変換される。回転座標系上での工具
ベクトルVrは(0,0,−L)であるが、これを基準
座標系に変換した工具ベクトルVは(0,−L,0)に
なる。
【0015】図1は、この発明による工具補正方法を示
すフローチャートである。ステップ101では、ロータ
リヘッド4の回転軸7の回転角θを入力する。これによ
り、基準座標系と回転座標系の関係が決まる。すなわ
ち、基準座標系上の単位基底ベクトルEx(1,0,
0)を、回転座標系上のベクトル(Xex,Yex,Zex)
で表わすと、 Xex=cosθ+sin(y1+y2)・sin(y1+y2)・(1−cosθ) Yex=cos(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・sinθ +sin(45゜+x1+x2)・sin(y1+y2)・cos(y1+y2)・(1−cosθ) Zex=−sin(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・sinθ +cos(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・sin(y1+y2)・(1−cosθ) である。但し、回転軸7の位置ズレを(x1,y1)と
し、主軸16の位置ズレを(x2,y2)とする。
【0016】また、基準座標系上の単位基底ベクトルE
y(0,1,0)を、回転座標系上のベクトル(Xey,
Yey,Zey)で表わすと、 Xey=−sin(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・sinθ +cos(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・sin(y1+y2)・(1−cosθ) Yey=cosθ +sin(45゜+x1+x2)・sin(y1+y2)・cos(y1+y2)・cos(y1+y2)・(1−cosθ) Zey=sin(y1+y2)・sinθ +cos(45゜+x1+x2)・sin(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・cos(y1+y2)・(1−cosθ) である。
【0017】また、基準座標系上の単位基底ベクトルE
z(0,0,1)を、回転座標系上のベクトル(Xez,
Yez,Zez)で表わすと、 Xez=sin(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・sinθ +cos(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・sin(y1+y2)・(1−cosθ) Yez=−sin(y1+y2)・sinθ +cos(45゜+x1+x2)・sin(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・cos(y1+y2)・(1−cosθ) Zez=cosθ +cos(45゜+x1+x2)・cos(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・cos(y1+y2)・(1−cosθ) である。
【0018】ステップ102では、工具補正ベクトルV
を計算する。回転座標系上での工具ベクトルVrは常に
(0,0,−L)であることに着目し、これと基準座標
系と回転座標系の関係から、工具補正ベクトルV(V
x,Vy,Vz)は、 Vx=−L・{sin(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・sinθ +cos(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・sin(y1+y2)・(1−cosθ)} Vy=−L{−sin(y1+y2)・sinθ +cos(45゜+x1+x2)・sin(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・cos(y1+y2)・(1−cosθ)} Vz=−L{cosθ+cos(45+x1+x5)cos(45+x1+x5) +cos(45゜+x1+x2)・cos(45゜+x1+x2)・cos(y1+y2)・cos(y1+y2)・(1−cosθ)} である。
【0019】ステップ103では、工具補正ベクトルV
(Vx,Vy,Vz)から、回転角θ=0のときに位置
ズレのない基準工具ベクトルV00(0,0,−L)を減
算し、工具補正量を得る。
【0020】図4は、この発明の工具補正方法を実施す
る数値制御工作機械の構成図である。20は、数値制御
装置である。CPU21は、バス31を介して、第1メ
モリ22に格納されたシステムプログラムを読み出し、
数値制御装置20全体の制御を実行する。第2メモリ2
3には、一時的な計算データや表示データ等を格納す
る。第3メモリ24には、工具補正量,ピッチ誤差補正
量,加工プログラム,パラメータ等を格納する。また、
回転角θ,工具長L,回転軸7および主軸16の位置ズ
レ等のパラメータも格納する。
【0021】インタフェース25は、外部機器用であ
り、紙テープリーダ,パンチャー等の外部機器41が接
続される。PC(プログラマブル・コントローラ)26
は、ラダー形式で作成されたシーケンスプログラムで機
械を制御する。すなわち、加工プログラムで指令された
M機能,S機能およびT機能をシーケンスプログラムで
機械側で必要な信号に変換し、I/Oユニット27から
機械へ出力する。
【0022】CRT/MDIユニット35は、各軸の現
在位置,アラーム,パラメータ,画像データ等のデジタ
ルデータを画像信号に変換して表示装置にて表示する。
インタフェース28は、CRT/MDIユニット35内
のキーボードからデータを受けて、プロセッサ21に渡
す。インタフェース30は、手動パルス発生器42から
パルスを受け取る。この手動パルス発生器42は、例え
ば、機械操作盤に実装され、手動で機械稼働部を精密に
位置決めするのに使用される。
【0023】軸制御回路51〜55は、CPU21から
の各軸の移動指令を受け、その移動指令をサーボアンプ
61〜65に出力する。サーボアンプ61〜65は、移
動指令を受けて、各軸サーボモータ71〜75を駆動す
る。サーボモータ71〜75には、位置検出用のパルス
コーダが内蔵されている。サーボモータ71〜73は、
X,Y,Z軸の位置決めである。サーボモータ74は、
回転軸7の制御である。サーボモータ75は、ワークを
取り付けているターンテーブルの制御である。
【0024】主軸モータ83は、歯車またはタイミング
ベルトで、ポジションコーダ92に結合されている。ポ
ジションコーダ92は、主軸83に同期して回転し、帰
還パルスを出力する。その帰還パルスは、インターフェ
ース91を経由して、CPU21によって読み取られ
る。
【0025】
【発明の効果】この発明の数値制御工作機械の工具補正
方法によれば、1軸の回転軸をもつロータリヘッドを備
えた数値制御工作機械において、ロータリヘッドの回転
を考慮した工具補正が可能になる。また、ロータリヘッ
ドの回転軸や数値制御工作機械の主軸の位置ずれに対す
る工具補正が可能になる。従って、簡単な指令により任
意の方向の加工面を有するワークを所期の精度で加工す
ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の工具補正方法のフローチ
ャートである。
【図2】ロータリヘッドの回転軸の回転角が0゜の状態
を示す説明図である。
【図3】ロータリヘッドの回転軸の回転角が180゜の
状態を示す説明図である。
【図4】この発明の工具補正方法を実施する数値制御工
作機械の構成図である。
【符号の説明】
1 主軸ユニット 2 主軸モータ 3 モータ 4 ロータリヘッド 5 スピンドルヘッド 6 工具 7 回転軸 8 回転基準位置 9 基準座標系のX軸 10 基準座標系のY軸 11 基準座標系のZ軸 12 基準工具ベクトルV00 13 回転座標系のX軸 14 回転座標系のY軸 15 回転座標系のZ軸 20 数値制御工作機械 21 CPU 22 第1メモリ 23 第2メモリ 24 第3メモリ 25 インタフェース

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1軸の回転軸を有するロータリヘッドを
    備えた数値制御工作機械の工具補正方法であって、 ロータリヘッドの回転角θと,工具長Lとをパラメータ
    として入力し、 ロータリヘッドの回転基準位置を原点とし回転角θ=0
    のときに位置ズレのない工具ベクトルが基準工具ベクト
    ルV00(0,0,−L)となる基準座標系(X,Y,
    Z)0 を設定し、 ロータリヘッドの回転基準位置を原点とし回転角θのと
    きに位置ズレのない工具ベクトルが回転工具ベクトルV
    0r(0,0,−L)となる回転座標系(X,Y,Z)r
    を設定し、 基準座標系(X,Y,Z)0 と回転座標系(X,Y,
    Z)rの関係により、回転角θのときの回転座標系
    (X,Y,Z)r上の工具ベクトルVrを、基準座標系
    (X,Y,Z)0 上の工具ベクトルVに変換し、 この工具ベクトルVを工具補正ベクトルとして工具補正
    を行うことを特徴とする数値制御工作機械の工具補正方
    法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の数値制御工作機械の工
    具補正方法において、当該数値制御工作機械を使用して
    加工された被加工体の寸法誤差から前記回転軸の位置ズ
    レを測定し、その位置ズレを回転軸の角度のパラメータ
    として設定し、これによって前記回転軸の位置ズレによ
    る工具補正ベクトルのズレをも補正することを特徴とす
    る数値制御工作機械の工具補正方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の数値制
    御工作機械の工具補正方法において、当該数値制御工作
    機械を使用して加工された被加工体の寸法誤差から当該
    数値制御工作機械の主軸の位置ズレを測定し、その位置
    ズレを回転軸の角度のパラメータに換算して設定し、こ
    れによって当該数値制御工作機械の主軸の位置ズレによ
    る工具補正ベクトルのズレをも補正することを特徴とす
    る数値制御工作機械の工具補正方法。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれかに記載
    の数値制御工作機械の工具補正方法において、基準座標
    系(X,Y,Z)0 のZ軸に対する回転軸の角度45
    度,位置ズレの+X軸方向への角度をxc,+Y軸への
    角度をybとしたとき、前記工具補正ベクトルV=(V
    x,Vy,Vz)は、 Vx=−L{sin(45゜+xc)・cos(yb)・sinθ +cos(45゜+xc)・cos(yb)・sin(yb)・(1−cosθ)} Vy=−L{−sin(yb)・sinθ +cos(45゜+xc)・sin(45゜+xc)・cos(yb)・cos(yb)・(1−cosθ)} Vz=−L{cosθ +cos(45゜+xc)・cos(45゜+xc)・cos(yb)・cos(yb)・(1−cosθ)} により計算することを特徴とする数値制御工作機械の工
    具補正方法。
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