JPH0675815B2 - 数値制御工作機械の工具の軌跡修正方法 - Google Patents
数値制御工作機械の工具の軌跡修正方法Info
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- JPH0675815B2 JPH0675815B2 JP7081085A JP7081085A JPH0675815B2 JP H0675815 B2 JPH0675815 B2 JP H0675815B2 JP 7081085 A JP7081085 A JP 7081085A JP 7081085 A JP7081085 A JP 7081085A JP H0675815 B2 JPH0675815 B2 JP H0675815B2
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- Japan
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- Numerical Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は例えば旋盤，マシニングセンタなどの工作機械
において、軸対称な自由曲面を有する被加工物を高精度
に加工する数値制御工作機械の工具の軌跡修正方法に関
するものである。
において、軸対称な自由曲面を有する被加工物を高精度
に加工する数値制御工作機械の工具の軌跡修正方法に関
するものである。
被加工物の形状精度を高精度に仕上げる目的で、工具軌
跡を修正する方法として、例えば特開昭58−45846号公
報に記載されている。その方法は、第１次加工を行った
被加工物の加工面の自由曲面形状を機上計測し、該計測
値と基準位置との誤差を前記第１次加工の制御指令（円
弧および直線補間指令）毎に誤差分配して第２次仕上げ
時の工具軌跡を修正する様にしている。
跡を修正する方法として、例えば特開昭58−45846号公
報に記載されている。その方法は、第１次加工を行った
被加工物の加工面の自由曲面形状を機上計測し、該計測
値と基準位置との誤差を前記第１次加工の制御指令（円
弧および直線補間指令）毎に誤差分配して第２次仕上げ
時の工具軌跡を修正する様にしている。
この方法による場合は、自由曲面用工具軌跡を円弧補間
および直線補間群の制御指令で作成する場合、前記補間
単位の座標間隔はミリオーダとなり、前記制御指令およ
び補正マップ等に要するメモリは大幅に節約できるが、
補正量の大きさによっては隣り合った補間指令間に微小
な段差が生じやすく、この様な微小な段差を理想面とし
ない光学部品の補正加工には使用できないという欠点を
有する。
および直線補間群の制御指令で作成する場合、前記補間
単位の座標間隔はミリオーダとなり、前記制御指令およ
び補正マップ等に要するメモリは大幅に節約できるが、
補正量の大きさによっては隣り合った補間指令間に微小
な段差が生じやすく、この様な微小な段差を理想面とし
ない光学部品の補正加工には使用できないという欠点を
有する。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、滑らか
な工具軌跡を作成して高精度な加工形状精度を達成し、
かつ自動化を考慮した数値制御加工機の工具の軌跡修正
方法を提供することにある。
な工具軌跡を作成して高精度な加工形状精度を達成し、
かつ自動化を考慮した数値制御加工機の工具の軌跡修正
方法を提供することにある。
即ち本発明は、第１次加工後の加工形状精度を機上計測
し、該計測結果より加工機の設定条件に起因する形状誤
差と補正制御により対拠すべき誤差とに区別し、このう
ち補正制御により対拠すべき誤差に基づいて重解析学法
などの演算処理により新しく自由曲面係数を求め、該自
由曲面係数による自由曲面関数に基づいて工具軌跡を作
成し、最終仕上げ加工を行ようにしたものであって、被
加工物の加工形状を微小変位計で測定し、被加工物の自
由曲面係数，被加工物の加工条件，微小変位計の測定条
件をキーボードにより指令し、この指令により制御指令
を作成すると共に微小変位計により測定した被加工物の
形状誤差の測定値により上記キーボードで設定された条
件を修正して加工条件に起因する誤差を排除した後の被
加工物の自由曲面係数を求め、この自由曲面係数により
定まる被加工物の自由曲面関数に基づいて、工具の軌跡
を修正するための制御指令を作成することを特徴とす
る。
し、該計測結果より加工機の設定条件に起因する形状誤
差と補正制御により対拠すべき誤差とに区別し、このう
ち補正制御により対拠すべき誤差に基づいて重解析学法
などの演算処理により新しく自由曲面係数を求め、該自
由曲面係数による自由曲面関数に基づいて工具軌跡を作
成し、最終仕上げ加工を行ようにしたものであって、被
加工物の加工形状を微小変位計で測定し、被加工物の自
由曲面係数，被加工物の加工条件，微小変位計の測定条
件をキーボードにより指令し、この指令により制御指令
を作成すると共に微小変位計により測定した被加工物の
形状誤差の測定値により上記キーボードで設定された条
件を修正して加工条件に起因する誤差を排除した後の被
加工物の自由曲面係数を求め、この自由曲面係数により
定まる被加工物の自由曲面関数に基づいて、工具の軌跡
を修正するための制御指令を作成することを特徴とす
る。
以下本発明の一実施例について詳細に説明する。第１図
は、工作機械として旋盤を例にして示したものである。
は、工作機械として旋盤を例にして示したものである。
第１図において、工具１と、該工具１とｘ軸方向に適切
な間隔をもちかつ被加工物２と接する心高方向の位置が
前記工具１と同じ位置にある接触型あるいは非接触型の
微小変位計３とが、工具台４に固定されている。更に該
工具台４は、テーブル駆動モータ5a,5bによってそれぞ
れz,x軸方向に移動せしめられるXZテーブル６の上面に
固定されている。該XZテーブル６は加工機本体７に設置
されている。また、加工機本体７は、その軸心がｚ軸と
平行になるように被加工物２がチャック８に取付けられ
ている。
な間隔をもちかつ被加工物２と接する心高方向の位置が
前記工具１と同じ位置にある接触型あるいは非接触型の
微小変位計３とが、工具台４に固定されている。更に該
工具台４は、テーブル駆動モータ5a,5bによってそれぞ
れz,x軸方向に移動せしめられるXZテーブル６の上面に
固定されている。該XZテーブル６は加工機本体７に設置
されている。また、加工機本体７は、その軸心がｚ軸と
平行になるように被加工物２がチャック８に取付けられ
ている。
なお、本例の前記微小変位計３からの出力信号は増幅回
路９で増幅され、更にA/D変換回路10でデジタル信号に
変換されるようになっている。
路９で増幅され、更にA/D変換回路10でデジタル信号に
変換されるようになっている。
他方、前記テーブル駆動モータ5a,5bおよびスピンドル
駆動モータ5cを駆動制御して、前記工具１および微小変
位計３の軌跡制御を行うための数値制御装置11が設置さ
れている。該数値制御装置11は、被加工物断面の自由曲
面係数，加工または測定時の条件等を指令および確認す
るためのキーボード12およびCRT外部表示器13と、該キ
ーボード12より指令された値に基づき加工時の工具１ま
たは測定時の微小変位計３の軌跡制御指令を作成し、出
力するとともに前記微小変位計３からの計測値より加工
形状誤差算出処理および自由曲面係数算出処理を行う演
算処理部14と、該演算処理部14から出力された制御指令
に基づいて前記XZテーブル６および先端に被加工物２を
具備したスピンドル（図示せず）を駆動せしめる夫々の
駆動モータ5a,5b,5cを駆動制御するための制御部15と、
該制御部15からの出力信号を前記駆動モータ5a〜5cの駆
動信号に変換，増幅するためのアンプ部16a〜16cと、前
記A/D変換回路10から出力される検出値情報を入力し、
結果を前記演算処理部14へ出力するためのデータ入力部
17とから成っている。
駆動モータ5cを駆動制御して、前記工具１および微小変
位計３の軌跡制御を行うための数値制御装置11が設置さ
れている。該数値制御装置11は、被加工物断面の自由曲
面係数，加工または測定時の条件等を指令および確認す
るためのキーボード12およびCRT外部表示器13と、該キ
ーボード12より指令された値に基づき加工時の工具１ま
たは測定時の微小変位計３の軌跡制御指令を作成し、出
力するとともに前記微小変位計３からの計測値より加工
形状誤差算出処理および自由曲面係数算出処理を行う演
算処理部14と、該演算処理部14から出力された制御指令
に基づいて前記XZテーブル６および先端に被加工物２を
具備したスピンドル（図示せず）を駆動せしめる夫々の
駆動モータ5a,5b,5cを駆動制御するための制御部15と、
該制御部15からの出力信号を前記駆動モータ5a〜5cの駆
動信号に変換，増幅するためのアンプ部16a〜16cと、前
記A/D変換回路10から出力される検出値情報を入力し、
結果を前記演算処理部14へ出力するためのデータ入力部
17とから成っている。
次に、第２図により本実施例の動作について説明する。
今、予め前工程においてある程度の形状精度まで既に粗
加工された被加工物２をチャック８に取付けた後、キー
ボード12より前記被加工物断面の自由曲面係数および加
工または測定条件等を入力し（Ｉ）、制御開始指令を与
えると、数値制御装置11は制御状態を判断し（II）、も
し加工状態である場合は（Ｉ）で入力した加工用諸条件
より加工用制御指令すなわち工具の軌跡情報を作成し
（III）、該加工用制御指令に基づいて加工制御を行う
（IV）この場合、加工用工具経路は被加工物２の回転軸
心より半径分の範囲である。
今、予め前工程においてある程度の形状精度まで既に粗
加工された被加工物２をチャック８に取付けた後、キー
ボード12より前記被加工物断面の自由曲面係数および加
工または測定条件等を入力し（Ｉ）、制御開始指令を与
えると、数値制御装置11は制御状態を判断し（II）、も
し加工状態である場合は（Ｉ）で入力した加工用諸条件
より加工用制御指令すなわち工具の軌跡情報を作成し
（III）、該加工用制御指令に基づいて加工制御を行う
（IV）この場合、加工用工具経路は被加工物２の回転軸
心より半径分の範囲である。
また制御状態が機上計測状態である場合は（Ｉ）で入力
した計測用制御指令すなわち微小変位計３の軌跡情報を
作成し（Ｖ）、該計測用制御指令に基づいて計測制御を
行いながら前記微変位計３より被加工物２の加工面の断
面形状を検出する手段すなわち機上計測を行う（VI）。
この機上計測は計測時間を短縮する目的から対象とする
被加工物２の直径に渡っての範囲を適当に分割してポイ
ント計測するのが望しく、この所定回数だけ機上計測を
繰返す（VII）。所望の機上計測を終えたら、各計測点
ｘにおける計測値Ｐ（ｘ）と理想形状の値Ｆ（ｘ）との
差から最小二乗法により測定原点のずれShを算出し、次
に、計測値Ｐ（ｘ）から前記測定原点のずれShに起因す
る形状誤差相当分を排除した後の補正値Ｐ（ｘ−Sh）と
理想形状Ｆ（ｘ）との差から最小二乗法により加工原点
のずれ量Ecを算出して計測値Ｐ（ｘ）から被加工物２の
回転軸に対する測定原点のずれShや加工原点ずれEcなど
の加工機設定条件に起因する形状誤差（Ｐ（ｘ）−Ｐ
（ｘ−Sh−Ec）））を算出し（VIII）、該形状誤差を前
記計測値より排除し（Ｐ（ｘ）−（Ｐ（ｘ）−Ｐ（ｘ−
Sh−Ec））＝Ｐ（ｘ−Sh−Ec））（IX）、排除後の形状
誤差（Ｐ（ｘ−Sh−Ec）−Ｆ（ｘ））が公差内か否か判
断し（Ｘ）、もし公差外の場合は、前記形状誤差をXZ座
標系の点群情報に展開し、該点群情報より重回帰分析手
法により自由曲面関数の係数を算出し（XI）、前記排除
後の形状誤差を補正すべく、工具軌跡作成の基準とした
自由曲面係数から該排除後の形状誤差から算出した自由
曲面係数を引いて該自由曲面係数を更新し（XII）、最
終仕上げ加工状態において、前記更新後の自由曲面係数
を用いて加工用制御指令を作成する（III）。
した計測用制御指令すなわち微小変位計３の軌跡情報を
作成し（Ｖ）、該計測用制御指令に基づいて計測制御を
行いながら前記微変位計３より被加工物２の加工面の断
面形状を検出する手段すなわち機上計測を行う（VI）。
この機上計測は計測時間を短縮する目的から対象とする
被加工物２の直径に渡っての範囲を適当に分割してポイ
ント計測するのが望しく、この所定回数だけ機上計測を
繰返す（VII）。所望の機上計測を終えたら、各計測点
ｘにおける計測値Ｐ（ｘ）と理想形状の値Ｆ（ｘ）との
差から最小二乗法により測定原点のずれShを算出し、次
に、計測値Ｐ（ｘ）から前記測定原点のずれShに起因す
る形状誤差相当分を排除した後の補正値Ｐ（ｘ−Sh）と
理想形状Ｆ（ｘ）との差から最小二乗法により加工原点
のずれ量Ecを算出して計測値Ｐ（ｘ）から被加工物２の
回転軸に対する測定原点のずれShや加工原点ずれEcなど
の加工機設定条件に起因する形状誤差（Ｐ（ｘ）−Ｐ
（ｘ−Sh−Ec）））を算出し（VIII）、該形状誤差を前
記計測値より排除し（Ｐ（ｘ）−（Ｐ（ｘ）−Ｐ（ｘ−
Sh−Ec））＝Ｐ（ｘ−Sh−Ec））（IX）、排除後の形状
誤差（Ｐ（ｘ−Sh−Ec）−Ｆ（ｘ））が公差内か否か判
断し（Ｘ）、もし公差外の場合は、前記形状誤差をXZ座
標系の点群情報に展開し、該点群情報より重回帰分析手
法により自由曲面関数の係数を算出し（XI）、前記排除
後の形状誤差を補正すべく、工具軌跡作成の基準とした
自由曲面係数から該排除後の形状誤差から算出した自由
曲面係数を引いて該自由曲面係数を更新し（XII）、最
終仕上げ加工状態において、前記更新後の自由曲面係数
を用いて加工用制御指令を作成する（III）。
なお、ここで説明した自由曲面関数を で定議すれば、a0,a1,a2……,anが自由曲面係数であ
り、これらは一般的な数学手法である重回帰分析手法に
より求めることができる。
り、これらは一般的な数学手法である重回帰分析手法に
より求めることができる。
上記した様に、本実施例によれば、被加工物の直径に渡
って計測した形状計測値から加工機設定条件に起因する
非対称性誤差を排除し、排除後の形状誤差に基づいて自
由曲面係数を算出し、この算出した自由曲面係数８の定
まる自由曲面関数から最終仕上げ加工時の工具軌跡すな
わち制御指令を作成し、加工制御するようにしたため、
滑らかで高精度な加工が達成できる。
って計測した形状計測値から加工機設定条件に起因する
非対称性誤差を排除し、排除後の形状誤差に基づいて自
由曲面係数を算出し、この算出した自由曲面係数８の定
まる自由曲面関数から最終仕上げ加工時の工具軌跡すな
わち制御指令を作成し、加工制御するようにしたため、
滑らかで高精度な加工が達成できる。
以上説明した様に、本発明によれば、制御指令作成機能
を有する数値制御装置を備えた加工機で高精度な加工形
状精度が要求される自由曲面断面形状をした被加工物を
加工するに当り、形状検出手段より得た計測値から被加
工物の回転軸心に対する測定原点ずれや加工原点ずれな
どの加工機設定条件に起因する形状誤差を排除した後の
形状誤差より重回帰分析手法の数学的手法により自由曲
面係数を算出し、工具軌跡作成の基準とした自由曲面係
数からここで算出した自由曲面係数を差し引いた自由曲
面関数に基づいて工具の軌跡を修正した制御指令を作成
するようにしたため、高精度でかつ滑らかな加工面を得
ることができる効果がある。
を有する数値制御装置を備えた加工機で高精度な加工形
状精度が要求される自由曲面断面形状をした被加工物を
加工するに当り、形状検出手段より得た計測値から被加
工物の回転軸心に対する測定原点ずれや加工原点ずれな
どの加工機設定条件に起因する形状誤差を排除した後の
形状誤差より重回帰分析手法の数学的手法により自由曲
面係数を算出し、工具軌跡作成の基準とした自由曲面係
数からここで算出した自由曲面係数を差し引いた自由曲
面関数に基づいて工具の軌跡を修正した制御指令を作成
するようにしたため、高精度でかつ滑らかな加工面を得
ることができる効果がある。
第１図及び第２図は、本発明の一実施例であり、工作機
械として旋盤を例に示したブロック線図である。第２図
は、数値制御装置の工具修正方法の処理を示すフローチ
ャートである。 １……工具、２……被加工物、３……微小変位計、９…
…増幅回路、10……A/D変換回路、11……数値制御装
置、12……キーボード、14……演算処理部、15……制御
部、17……データ入力部。
械として旋盤を例に示したブロック線図である。第２図
は、数値制御装置の工具修正方法の処理を示すフローチ
ャートである。 １……工具、２……被加工物、３……微小変位計、９…
…増幅回路、10……A/D変換回路、11……数値制御装
置、12……キーボード、14……演算処理部、15……制御
部、17……データ入力部。
Claims (2)
- 【請求項１】数値制御工作機械で回転軸対称に１次加工
した被加工物の加工形状精度を前記数値制御工作機械か
ら取り外すこと無く機上計測し、該機上計測した結果か
ら前記回転軸に非対称な形状誤差を算出し、前記機上計
測した結果から該算出した前記回転軸に非対称な形状誤
差の成分を除去し、該回転軸に非対称な形状誤差の成分
を除去した前記機上計測した結果と前記被加工物の現想
形状との形状誤差を求め、該理想形状との形状誤差が予
め設定した量よりも大きい場合に、該理想形状との形状
誤差に基づいて自由曲面関数の係数を求め、該求めた係
数を用いた前記自由曲面関数に基づいて前記数値制御工
作機械の工具軌跡の制御指令を修正し、該修正した制御
指令に基づいて前記被加工物の仕上げ加工を行うことを
特徴とする数値制御機械の工具の軌跡修正方法。 - 【請求項２】前記回転軸に非対称な形状誤差が、測定原
点のずれや加工原点のずれなどの加工機設定条件に起因
する誤差であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の数値制御機械の工具の軌跡修正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7081085A JPH0675815B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 数値制御工作機械の工具の軌跡修正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7081085A JPH0675815B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 数値制御工作機械の工具の軌跡修正方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61230841A JPS61230841A (ja) | 1986-10-15 |
| JPH0675815B2 true JPH0675815B2 (ja) | 1994-09-28 |
Family
ID=13442292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7081085A Expired - Lifetime JPH0675815B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 数値制御工作機械の工具の軌跡修正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675815B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0815701B2 (ja) * | 1993-05-17 | 1996-02-21 | 株式会社エフ・エーラボ | 三次元加工方法 |
| JP6362795B1 (ja) * | 2017-04-27 | 2018-07-25 | 三菱電機株式会社 | 加工制御装置及び工作機械、並びに加工制御方法 |
| CN114310484A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-04-12 | 首都航天机械有限公司 | 一种大型壳体薄壁特征在线测量补偿方法 |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP7081085A patent/JPH0675815B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61230841A (ja) | 1986-10-15 |
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