JPH07266192A - 工作機械における工具位置補正装置 - Google Patents

工作機械における工具位置補正装置

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JPH07266192A
JPH07266192A JP5793394A JP5793394A JPH07266192A JP H07266192 A JPH07266192 A JP H07266192A JP 5793394 A JP5793394 A JP 5793394A JP 5793394 A JP5793394 A JP 5793394A JP H07266192 A JPH07266192 A JP H07266192A
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JP
Japan
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tool
drawbar
rear end
spindle
main shaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5793394A
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English (en)
Inventor
Shinji Tanaka
慎治 田中
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Via Mechanics Ltd
Original Assignee
Hitachi Seiko Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Seiko Ltd filed Critical Hitachi Seiko Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】遠心力による主軸や工具ホルダの膨張に起因す
る工具の刃先位置の変化による加工精度の低下を防止
し、高精度の加工を可能にするための工作機械における
工具位置補正装置を提供する。 【構成】工具10を主軸3に固定するためのドローバー
の後端面と対向するように測定器を設け、主軸3の回転
前のドローバーの後端面の位置を測定し、演算回路34
に初期値として設定し、主軸3の回転が所定の回転速度
に達した後のドローバーの後端面の位置を測定し、演算
装置34で初期値との差を求め、その出力を、数値制御
装置35に加工時における工具10の位置の補正量とし
て入力するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主軸の高速回転に伴う
遠心力による膨張によって発生する工具の刃先位置の変
動を補正するための工作機械における工具位置補正装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】たとえば、マシニングセンタなど、工具
を自動交換しながら加工を行うようにした工作機械の主
軸頭は、図3に示すような構成になっている。ハウジン
グ1にベアリング2を介して回転可能に支持された主軸
3には、先端に向けて拡開するテーパ穴3aと、このテ
ーパ穴3aに連通する貫通穴3bが形成されている。こ
の貫通穴3bの中には、複数の皿ばね4と、ドローバー
5が移動可能に装着されている。このドローバー5の先
端には、コレット6が固定され、後端にはナット7が皿
ばね4を圧縮するように螺合されている。したがって、
ドローバー5には、皿ばね7の抗圧力によりドローバー
5を主軸3の後端方向へ移動させようとする力が作用し
ている。油圧シリンダ8は、そのピストンロッド8aが
前記ドローバー5の後端と対向するように、ハウジング
1に固定されている。
【0003】工具ホルダ9は、フランジ部9aと、前記
主軸3のテーパ穴3aと嵌合するテーパ部9bと、工具
10を保持する保持部9cからなり、前記テーパ部8b
の後端には、前記コレット6と係合するプルスタッド1
1が固定されている。
【0004】そして、油圧シリンダ8を作動させ、ピス
トンロッド8aでドローバー5を主軸3の先端方向に移
動させると、コレット6がテーパ穴3aの方へ移動す
る。この状態で、コレット6が開き、プルスタッド11
の着脱が可能になる。そして、必要な工具10を保持し
た工具ホルダ9のテーパ部9bをテーパ穴3aに挿入
し、そのプルスタッド11をコレット6に係合させた
後、油圧シリンダ8を作動させ、ピストンロッド8aを
後退させて、ドローバー5の後端から離間させる。する
と、ドローバー5は、皿ばね4の抗圧力により主軸3の
後端方向へ移動し、コレット6を主軸3の後端方向へ移
動させる。すると、コレット6が閉じてプルスタッド1
1を把持すると共に、工具ホルダ9のテーパ部9bを主
軸3のテーパ穴3aに密着させて、主軸3に工具ホルダ
9を固定する。この状態で、主軸3を回転させ、加工を
行う。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に、高精度の加工
を行う場合には、加工開始前に、予め、工具10を主軸
3に取付けて、主軸3の基準位置に対する工具10の先
端位置を計測して、その計測結果を制御装置へ登録し、
加工時に補正するようにしている。
【0006】しかし、工作機械の主軸3を、例えば、2
0000rpm以上の高速回転させて加工を行うと、主
軸3に作用する遠心力によって主軸3や工具ホルダ9が
膨張する。この遠心力による膨張は、それぞれの外径に
比例した大きさになり、しかも、外径の膨張量より内径
の膨張量が大きくなるため、主軸3のテーパ穴3aと工
具ホルダ9のテーパ部9bとの間に、膨張量の差による
隙間が発生する。すると、皿ばね4の抗圧力によりドロ
ーバー5、コレット6を介して工具ホルダ9が主軸3の
後端方向に引き込まれ、工具10の先端位置が変化す
る。この工具10の先端位置の変化量は、主軸3の回転
速度、工具10の種類等によってそれぞれ異なる。この
ため、主軸3の軸(Z軸)方向の加工精度が低下するこ
とになる。
【0007】上記の事情に鑑み、本発明の目的は、遠心
力による主軸や工具ホルダの膨張に起因する工具の刃先
位置の変化による加工精度の低下を防止し、高精度の加
工を可能にするための工作機械における工具位置補正装
置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、先端に向けて拡開するテーパ穴
を含む貫通穴が形成された主軸と、前記貫通穴内に移動
可能に配置されたドローバーと、このドローバーの一端
に固定されたコレットと、前記ドローバーを前記主軸の
後端から突出する方向に付勢する付勢手段と、前記主軸
を回転可能に支持する主軸頭に、前記ドローバーの後端
と対向するように配置され、前記ドローバーを前記主軸
の先端方向に移動させる油圧シリンダとを備え、前記テ
ーパ穴に挿入された工具ホルダーのプルスタッドを前記
コレットで把持し、前記付勢手段で固定するようにした
工作機械における工具位置補正装置であって、前記油圧
シリンダのピストンロッドを移動可能に貫通し、前記ド
ローバーの後端と所定の間隔で対向するように配置さ
れ、ドローバーの後端の位置を測定するた測定装置と、
主軸の回転前のドローバーの位置と、所定の回転速度に
達した後のドローバーの位置の差を求める演算回路とを
設けた。
【0009】
【作用】そして、主軸の回転前のドローバーの位置と、
所定の回転速度に達した後のドローバーの位置の差を求
め、その出力を、加工時における工具位置の補正量とし
て数値制御装置に入力するようにした。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1および図2に
基づいて説明する。◆図1において、15はベッド。1
6は直線案内手段で、ベッド15に配置されている。1
7はワークを載置固定するためのテーブルで、直線案内
手段16に移動可能に支持され、図示しないねじ送り機
構によって駆動される。18は直線案内手段で、ベッド
15に配置されている。19はコラムで、直線案内手段
18に移動可能に支持され、図示しないねじ送り機構に
よって駆動される。20は主軸頭で、コラム19に配置
された図示しない直線案内手段に移動可能に支持されて
いる。21はモータで、コラム19に支持されている。
22は送りねじで、コラム19に回転可能に支持されて
いる。23は歯車で、モータ21の回転軸に固定されて
いる。24は歯車で、送りねじ22の一端に歯車23と
噛み合うように固定されている。25はナットで、送り
ねじ22と螺合し、主軸頭20に固定されている。した
がって、モータ21が作動すると、歯車23、24を介
して送りねじ22が回転し、ナット25を介して主軸頭
20をZ方向に移動させることができる。26は主軸駆
動用モータで、主軸頭20上に固定されている。
【0011】図2において、図3と同じものは同じ符号
を付けて示してある。なお、主軸3の先端部は、図3に
示すものと同じであるので、図2は主軸3の後端部のみ
を示してある。27はホルダで、油圧シリンダ8のピス
トンロッド8aの軸心を相対移動可能に貫通し、油圧シ
リンダ8の一端に固定されている。28は微小変位を測
定する測定器で、ホルダ27にドローバー5の後端と所
定の間隔で対向するよう固定支持されている。なお、測
定器としては、空気マイクロメータ、レーザ測長器、光
電式測定器、静電容量型測定器、渦電流型測定器などを
用いることができる。
【0012】図1において、31はローパスフィルタ
で、測定器27に接続されている。32は、ADコンバ
ータで、ローパスフィルタ31に接続されている。33
は平均化処理回路で、ADコンバータ32に接続されて
いる。34は演算回路で、平均化処理回路33に接続さ
れている。35は工作機械を駆動制御する数値制御装置
で、演算回路34の出力が補正値として入力される。
【0013】このような構成で、油圧シリンダ8に油圧
を供給し、ピストンロッド8aを主軸3の先端に向けて
移動させる。すると、ピストンロッド8aはナット7を
介して、皿ばね4を圧縮しながらドローバー5を主軸3
の先端側に移動させる。そして、工具の交換が終わった
ら、油圧シリンダ8を作動させて、ピストンロッド8a
を後退させる。すると、皿ばね4の抗圧力によりドロー
バー5が主軸3の後端方向に移動して、主軸3に工具を
固定する。
【0014】この状態で、測定器27を作動させ、測定
器27とドローバー5の後端面との距離を測定する。こ
の測定結果は、アナログ電圧値の形でローパスフィルタ
31に入力され、ローパスフィルタ31を通過した直流
成分がADコンバータ32に入力され、ディジタル信号
に変換される。このディジタル信号は、平均化処理回路
33を経て、演算回路34に入力され、初期値として演
算回路34に記憶される。
【0015】ついで、主軸駆動用モータ26を作動さ
せ、主軸3を所要の回転速度で回転させる。主軸3の回
転が、所要の回転速度に達したら、測定器28を作動さ
せ、測定器27とドローバー5の後端面との距離を測定
する。このとき、主軸3の回転により、主軸3には軸方
向の微小な振動も発生しているので、複数回の測定を行
い、平均化処理回路33でその平均値を求め、検出結果
として演算回路34に入力する。演算回路34は、新た
に入力された測定結果と、先に入力された初期値との差
を求め、補正量として数値制御装置35に印加する。
【0016】数値制御装置35は、演算回路34から印
加された補正値に基づいて、加工プログラムで指令され
たZ軸方向の加工位置を補正して、モータ26に駆動指
令を与える。
【0017】このように、主軸3の高速回転によって発
生する遠心力による工具の刃先の位置の変位量を、工具
を保持するためのドローバー5の変位量から求め、加工
時の工具の移動量を補正するようにしたので、高精度の
加工を行うことができる。
【0018】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、先
端に向けて拡開するテーパ穴を含む貫通穴が形成された
主軸と、前記貫通穴内に移動可能に配置されたドローバ
ーと、このドローバーの一端に固定されたコレットと、
前記ドローバーを前記主軸の後端から突出する方向に付
勢する付勢手段と、前記主軸を回転可能に支持する主軸
頭に、前記ドローバーの後端と対向するように配置さ
れ、前記ドローバーを前記主軸の先端方向に移動させる
油圧シリンダとを備え、前記テーパ穴に挿入された工具
ホルダーのプルスタッドを前記コレットで把持し、前記
付勢手段で固定するようにした工作機械における工具位
置補正装置であって、前記油圧シリンダのピストンロッ
ドを移動可能に貫通し、前記ドローバーの後端と所定の
間隔で対向するように配置され、ドローバーの後端の位
置を測定するた測定装置と、主軸の回転前のドローバー
の位置と、所定の回転速度に達した後のドローバーの位
置の差を求める演算回路とを設け、演算回路の出力を工
具位置の補正量として数値制御装置に入力するようにし
たので、主軸の高速回転によって発生する遠心力による
工具の刃先の位置の変位量を、工具を保持するためのド
ローバーの変位量から求め、加工時の工具の移動量を補
正することができ、高精度の加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による工作機械における工具位置補正装
置の構成を示す構成図。
【図2】本発明における測定部を示す正面断面図。
【図3】従来の工作機械の主軸頭を示す正面断面図。
【符号の説明】
3 主軸 3a テーパ穴 3b 貫通穴 4 皿ばね 5 ドローバー 6 コレット 8 油圧シリンダ 9 工具ホルダー 11 プルスタッド 20 主軸頭 28 測定器 34 演算回路 35 数値制御装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】先端に向けて拡開するテーパ穴を含む貫通
    穴が形成された主軸と、前記貫通穴内に移動可能に配置
    されたドローバーと、このドローバーの一端に固定され
    たコレットと、前記ドローバーを前記主軸の後端から突
    出する方向に付勢する付勢手段と、前記主軸を回転可能
    に支持する主軸頭に、前記ドローバーの後端と対向する
    ように配置され、前記ドローバーを前記主軸の先端方向
    に移動させる油圧シリンダとを備え、前記テーパ穴に挿
    入された工具ホルダのプルスタッドを前記コレットで把
    持し、前記付勢手段で固定するようにした工作機械にお
    ける工具位置補正装置であって、前記油圧シリンダのピ
    ストンロッドを移動可能に貫通し、前記ドローバーの後
    端と所定の間隔で対向するように配置され、ドローバー
    の後端の位置を測定するた測定装置と、主軸の回転前の
    ドローバーの位置と、所定の回転速度に達した後のドロ
    ーバーの位置の差を求める演算回路とを設け、演算回路
    の出力を工具位置の補正量として数値制御装置に入力す
    るようにしたことを特徴とする工作機械における工具位
    置補正装置。
JP5793394A 1994-03-29 1994-03-29 工作機械における工具位置補正装置 Withdrawn JPH07266192A (ja)

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JP5793394A JPH07266192A (ja) 1994-03-29 1994-03-29 工作機械における工具位置補正装置

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JP5793394A JPH07266192A (ja) 1994-03-29 1994-03-29 工作機械における工具位置補正装置

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JPH07266192A true JPH07266192A (ja) 1995-10-17

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JP5793394A Withdrawn JPH07266192A (ja) 1994-03-29 1994-03-29 工作機械における工具位置補正装置

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JP (1) JPH07266192A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008151261A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Ckd Corp エアベアリングユニット
JP2012030355A (ja) * 2010-07-30 2012-02-16 Nuovo Pignone Spa 外部及び内部冷却媒体を備えたプルスタッドボルト及び関連する方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008151261A (ja) * 2006-12-18 2008-07-03 Ckd Corp エアベアリングユニット
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A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20010605