JPH08215981A - Machining method correcting spindle thermal displacement and device thereof - Google Patents

Machining method correcting spindle thermal displacement and device thereof

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JPH08215981A
JPH08215981A JP2416495A JP2416495A JPH08215981A JP H08215981 A JPH08215981 A JP H08215981A JP 2416495 A JP2416495 A JP 2416495A JP 2416495 A JP2416495 A JP 2416495A JP H08215981 A JPH08215981 A JP H08215981A
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JP
Japan
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thermal displacement
spindle
displacement amount
machining
amount
Prior art date
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Pending
Application number
JP2416495A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideya Kondo
英哉 近藤
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2416495A priority Critical patent/JPH08215981A/en
Publication of JPH08215981A publication Critical patent/JPH08215981A/en
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Abstract

PURPOSE: To improve machining efficiency with high machining accuracy by rotating a spindle at usual rotating speed, after rotating the spindle at preliminary heating rotating speed higher than the usual rotating speed until the thermal displacement reaches nearly the same as a target thermal displacement in which the thermall displacement becomes nearly constant in the usual rotating speed used for actual machining. CONSTITUTION: A needed time computing means 56 reads a target thermal displacement from a target displacement setting means 54, and displacement information related to the highest rotating speed in the displacement information stored in a data memory part 52. A rotation lapse time T1 until the thermal displacement becomes nearly equal to a target thermal displacement is computed as a needed time based on the displacement information. Information for the required time is supplied to a spindle rotation control means 50. The spindle rotation control means 50 drives to rotate the spindle at preliminary heating rotating speed prior to actual machining, and when the thermal displacement becomes nearly equal to the target thermal displacement, rotating speed of the spindle is changed to usual rotating speed N. Hereby the thermal displacement of the spindle can be corrected.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は主軸の熱変位量に応じて
主軸と被加工物との相対位置を補正して加工を行う方法
および装置に係り、特に、高い加工精度を維持しつつ加
工能率を高める技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for correcting the relative position between a spindle and a workpiece according to the amount of thermal displacement of the spindle to perform machining, and particularly to machining while maintaining high machining accuracy. It is related to technology that improves efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】NC工作機械で加工する場合、例えば2
0000(min-1)以上の高回転で主軸を回転させて
切削,研削加工などを行う場合があるが、このような高
回転で主軸を回転させると、主軸の温度が上昇して軸方
向(Z軸方向)へ伸び、先端側の工具位置が変化して加
工位置に誤差が生じる。この主軸の伸びすなわち熱変位
は、回転開始から所定時間、例えば30分程度経過する
と略定常状態となり、その後は殆ど変化しないため、定
常状態となるまでならし運転した後、その時の熱変位量
分だけ位置補正して加工を開始すれば、主軸の熱変位に
起因する加工精度の低下を回避できる。主軸の熱変位量
は、回転数や主軸の長さ,材質などによって異なるが、
例えば20000(min-1)で40μm程度である。
2. Description of the Related Art When machining with an NC machine tool, for example, 2
There are cases where the spindle is rotated at a high rotation speed of 0000 (min -1 ) or more to perform cutting, grinding, etc., but when the spindle is rotated at such a high rotation, the temperature of the spindle increases and the axial direction ( It extends in the Z-axis direction), the tool position on the tip side changes, and an error occurs in the machining position. The elongation of the main shaft, that is, the thermal displacement, becomes a substantially steady state after a lapse of a predetermined time, for example, about 30 minutes from the start of rotation, and hardly changes thereafter. Therefore, after the smoothing operation until the steady state is reached, the amount of thermal displacement at that time If the position is corrected only and the machining is started, it is possible to avoid the deterioration of the machining accuracy due to the thermal displacement of the spindle. The amount of thermal displacement of the spindle varies depending on the number of rotations, the length of the spindle, the material, etc.
For example, it is about 40 μm at 20000 (min −1 ).

【0003】これに対し、主軸の回転経過時間と熱変位
量との関係を予め求めておき、主軸の熱変位量に対応す
る位置補正を経過時間に応じて順次行うことが、例えば
特開昭60−99547号公報に記載されている。この
場合には、主軸の回転開始直後から位置補正しながら加
工を行うことが可能で、ならし運転が不要となる分だけ
加工能率が向上する。
On the other hand, the relationship between the elapsed time of rotation of the spindle and the amount of thermal displacement is obtained in advance, and the position correction corresponding to the amount of thermal displacement of the spindle is sequentially performed according to the elapsed time. No. 60-99547. In this case, it is possible to perform the machining while correcting the position immediately after the start of rotation of the spindle, and the machining efficiency is improved by the amount that the leveling operation is unnecessary.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、主軸の
熱変位が進行する過程でその熱変位に対応させて高い精
度で位置補正を行うことは困難で、逐次行われる位置補
正に伴ってミクロン単位の段差を生じることが避けられ
ず、ミクロン単位の高い加工精度が要求される分野では
適用できなかった。
However, it is difficult to perform position correction with high accuracy in accordance with the thermal displacement of the main shaft in the course of the thermal displacement of the main spindle, and it is possible to correct the position in micron units in accordance with the sequential position correction. It is unavoidable that a step is generated, and it could not be applied in a field where high processing accuracy in the unit of micron is required.

【0005】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、高い加工精度を維持
しつつ加工能率を高めることにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the processing efficiency while maintaining high processing accuracy.

【0006】[0006]

【課題を解決するための第1の手段】かかる目的を達成
するために、第1発明は、主軸の熱変位量に応じてその
主軸と被加工物との相対位置を補正して加工を行う方法
であって、実際の加工に使用する使用回転数において熱
変位量が略一定となる目標熱変位量と略同じ熱変位量に
達するまで前記主軸をその使用回転数より高い予備加熱
回転数で回転させた後に、前記使用回転数でその主軸を
回転させて前記相対位置を前記目標熱変位量分だけ補正
した状態で加工を行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the first invention corrects the relative position between the spindle and the workpiece according to the amount of thermal displacement of the spindle to perform the machining. In the method, the main spindle is rotated at a preheating rotational speed higher than the operating rotational speed until it reaches a thermal displacement that is substantially the same as the target thermal displacement that is substantially constant at the operating rotational speed used for actual machining. After the rotation, the main shaft is rotated at the number of rotations used and the relative position is corrected by the amount of the target thermal displacement to perform the machining.

【0007】[0007]

【作用】この場合には、使用回転数において熱変位量が
略一定となる目標熱変位量(定常熱変位量)と略同じ熱
変位量に達するまで使用回転数より高い予備加熱回転数
で主軸を回転させ、その後、使用回転数で主軸を回転さ
せて相対位置を上記目標熱変位量分だけ補正した状態で
加工を行うため、主軸の熱変位の進行に対応させて相対
位置を順次補正する従来の場合のようにミクロン単位の
段差を生じる恐れがなく、高い加工精度が得られる。
In this case, the spindle is heated at a preheating speed higher than the operating speed until it reaches a thermal displacement that is substantially the same as the target thermal displacement (steady thermal displacement) at which the thermal displacement is substantially constant at the operating speed. Is rotated, and then the spindle is rotated at the number of revolutions used to perform machining in a state where the relative position is corrected by the target thermal displacement amount, so the relative position is sequentially corrected according to the progress of thermal displacement of the spindle. Unlike the conventional case, there is no possibility of causing a step difference of micron unit, and high processing accuracy can be obtained.

【0008】一方、本発明では実際に加工を行う際の使
用回転数より高い予備加熱回転数で主軸を回転させるよ
うにしているため、目標熱変位量と略同じ熱変位量に達
するまでの時間が、使用回転数で主軸を回転させる場合
に比較して短縮される。したがって、主軸の回転開始直
後から位置補正しながら加工を行う場合に比較すれば、
加工を開始するまでに多少の待ち時間が必要であるもの
の、最初から使用回転数で主軸を回転させて熱変位が定
常状態となるまで待つ場合に比較すれば、待ち時間が短
くなって加工能率が向上する。
On the other hand, in the present invention, since the main shaft is rotated at a preheating rotation speed higher than the rotation speed used during actual machining, the time required to reach the same thermal displacement amount as the target thermal displacement amount. However, it is shortened as compared with the case where the main shaft is rotated at the number of rotations used. Therefore, when compared with the case where machining is performed while correcting the position immediately after the start of rotation of the spindle,
Although some waiting time is required before starting machining, the waiting time becomes shorter compared to the case where the spindle is rotated at the number of rotations used from the beginning until the thermal displacement becomes steady. Is improved.

【0009】ここで、かかる第1発明の好適な態様は、
(a)前記主軸の加工回転数と熱変位量が略一定となる
定常熱変位量とに関する定常熱変位量データから実際の
加工に使用する使用回転数における定常熱変位量を求め
て目標熱変位量とする目標熱変位量設定工程と、(b)
前記加工回転数より高い予備加熱回転数に関する回転経
過時間と熱変位量との関係を表す熱変位量変化データに
基づいて、前記主軸をその予備加熱回転数で回転させた
場合に前記目標熱変位量と略同じ熱変位量に達するまで
の所要時間を求める所要時間算出工程と、(c)前記主
軸を前記所要時間だけ前記予備加熱回転数で回転させた
後に、前記使用回転数で回転させて前記相対位置を前記
目標熱変位量分だけ補正した状態で加工を行う加工制御
工程とを有して構成される。この場合は、加工回転数と
定常熱変位量とに関する定常熱変位量データから目標熱
変位量を設定するとともに、予備加熱回転数に関する回
転経過時間と熱変位量との関係を表す熱変位量変化デー
タからその目標熱変位量に達する所要時間を求め、その
所要時間だけ予め予備加熱回転数で主軸を回転させて目
標熱変位量と同程度だけ熱変位させるようにしているた
め、実際の加工に使用する使用回転数が異なる複数種類
の加工に容易に対応でき、高い汎用性が得られる。
Here, a preferred aspect of the first invention is as follows.
(A) The target thermal displacement is obtained by obtaining the steady-state thermal displacement amount at the rotational speed actually used for machining from the steady-state thermal displacement amount data regarding the machining rotational speed of the spindle and the steady-state thermal displacement amount at which the thermal displacement amount is substantially constant. A target thermal displacement amount setting step as an amount, and (b)
Based on the thermal displacement amount change data representing the relationship between the rotational elapsed time and the thermal displacement amount for the preheating rotational speed higher than the processing rotational speed, the target thermal displacement when the spindle is rotated at the preheating rotational speed. Required time calculation step for obtaining a time required to reach a thermal displacement amount substantially equal to the amount, (c) rotating the spindle at the preheating rotation speed for the required time, and then rotating at the used rotation speed. And a machining control step in which machining is performed in a state where the relative position is corrected by the target thermal displacement amount. In this case, the target thermal displacement amount is set from the steady thermal displacement amount data regarding the processing rotation speed and the steady thermal displacement amount, and the thermal displacement amount change indicating the relationship between the rotation elapsed time and the thermal displacement amount regarding the preheating rotation speed is set. The time required to reach the target thermal displacement is calculated from the data, and the spindle is rotated in advance by the preheating rotation speed for the required time to perform thermal displacement by the same amount as the target thermal displacement. It can easily handle multiple types of machining with different rotational speeds used and achieves high versatility.

【0010】上記定常熱変位量データの内容は、予め定
められた複数の使用回転数毎に定常熱変位量を定めたも
のでも良いが、回転数をパラメータとする演算式やデー
タマップなどでも良く、任意の回転数の定常熱変位量を
求められるようにすることもできる。熱変位量変化デー
タについても、熱変位量をパラメータとして回転経過時
間を表すものであれば、演算式やデータマップなどでも
良い。これ等の定常熱変位量データおよび熱変位量変化
データは、工作機械周辺の環境温度など主軸の熱変位量
に影響する各種の影響物理量をパラメータとして定める
こともできる。定常熱変位量データから目標熱変位量を
設定したり熱変位量変化データから所要時間を求めたり
する際に、上記影響物理量に基づいて補正するようにし
ても良い。
The content of the steady-state thermal displacement amount data may be one in which the steady-state thermal displacement amount is determined for each of a plurality of predetermined rotational speeds used, but may be an arithmetic expression or a data map having the rotational speed as a parameter. It is also possible to obtain the steady-state thermal displacement amount at any rotation speed. The thermal displacement amount change data may also be an arithmetic expression, a data map, or the like as long as the rotational elapsed time is represented using the thermal displacement amount as a parameter. These steady-state thermal displacement amount data and thermal displacement amount change data can also be defined by using various influential physical quantities that affect the thermal displacement amount of the spindle such as the environmental temperature around the machine tool as parameters. When the target thermal displacement amount is set from the steady thermal displacement amount data or the required time is obtained from the thermal displacement amount change data, the correction may be performed based on the influential physical quantity.

【0011】また、前記主軸と被加工物との相対位置
は、少なくとも使用回転数で主軸を回転させて被加工物
に加工を行う時点で目標熱変位量分だけ補正されておれ
ば良く、予備加熱回転数で主軸を回転させる前に予め位
置補正しておいても良い。補正の態様は、例えばNC工
作機械の主軸と被加工物を保持するテーブルとを機械的
に相対変位させたり、NCプログラムのZ軸方向(主軸
の軸方向)位置に関するデータを一律に変更したりする
など、種々の態様を採用できる。
Further, the relative position between the spindle and the workpiece may be corrected by the target thermal displacement amount at the time when the spindle is rotated at at least the number of rotations in use to machine the workpiece. The position may be corrected in advance before the spindle is rotated at the heating speed. The mode of correction may be, for example, mechanically displacing the spindle of the NC machine tool and the table holding the workpiece, or uniformly changing the data regarding the Z-axis direction (axial direction of the spindle) position of the NC program. Various modes can be adopted, such as

【0012】[0012]

【第1発明の効果】このように本発明によれば、熱変位
が定常状態となるまで待って加工を開始する場合と同程
度の高い加工精度が得られるとともに、加工開始までの
待ち時間が短くなって加工能率が向上する。
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain machining accuracy as high as when machining is started by waiting until the thermal displacement reaches a steady state, and the waiting time before machining is started. Shortening improves processing efficiency.

【0013】[0013]

【課題を解決するめたの第2の手段】第2発明は、上記
第1発明を好適に実施できる加工装置に関するもので、
主軸の熱変位量に応じてその主軸と被加工物との相対位
置を補正して加工を行う装置であって、(a)前記主軸
の加工回転数と熱変位量が略一定となる定常熱変位量と
に関する定常熱変位量データ、およびその加工回転数よ
り高い予備加熱回転数に関する回転経過時間と熱変位量
との関係を表す熱変位量変化データを記憶する記憶手段
と、(b)前記定常熱変位量データから実際の加工に使
用する使用回転数における定常熱変位量を求めて目標熱
変位量とする目標熱変位量設定手段と、(c)前記主軸
を前記予備加熱回転数で回転させた場合に前記目標熱変
位量と略同じ熱変位量に達するまでの所要時間を前記熱
変位量変化データから求める所要時間算出手段と、
(d)前記主軸を前記所要時間だけ前記予備加熱回転数
で回転させた後に、前記使用回転数で回転させて前記相
対位置を前記目標熱変位量分だけ補正した状態で加工を
行う加工制御手段とを有することを特徴とする。
A second aspect of the present invention relates to a processing apparatus capable of suitably implementing the above-mentioned first aspect of the invention.
An apparatus that corrects a relative position between a spindle and a workpiece according to a thermal displacement amount of the spindle to perform machining, wherein: (a) steady-state heat in which the machining rotational speed and the thermal displacement of the spindle are substantially constant. Storage means for storing steady-state thermal displacement amount data relating to the displacement amount and thermal displacement amount change data representing the relationship between the rotation elapsed time and the thermal displacement amount relating to the preheating rotation speed higher than the processing rotation speed thereof; Target thermal displacement amount setting means for obtaining a steady-state thermal displacement amount from the steady-state thermal displacement amount data at a rotational speed used for actual machining to obtain a target thermal displacement amount; and (c) rotating the spindle at the preliminary heating rotational speed. Required time calculating means for obtaining the time required to reach the same thermal displacement amount as the target thermal displacement amount from the thermal displacement amount change data,
(D) Machining control means for performing machining in a state in which the spindle is rotated at the preliminary heating rotation speed for the required time and then at the working rotation speed to correct the relative position by the target thermal displacement amount. And having.

【0014】[0014]

【作用】かかる主軸熱変位を補正した加工装置において
は、先ず、目標熱変位量設定手段により記憶手段に記憶
された定常熱変位量データに基づいて実際の加工に使用
する使用回転数における定常熱変位量が目標熱変位量と
して設定され、所要時間算出手段により主軸を予備加熱
回転数で回転させた場合に上記目標熱変位量と略同じ熱
変位量に達するまでの所要時間が記憶手段に記憶された
熱変位量変化データから求められる。そして、加工制御
手段より、主軸を上記所要時間だけ予備加熱回転数で回
転させた後使用回転数で回転させ、相対位置を上記目標
熱変位量分だけ補正した状態で被加工物に加工を行う。
所要時間だけ予備加熱回転数で主軸を回転させることに
より、主軸は使用回転数における定常熱変位量と略同程
度だけ熱変位させられ、その状態で使用回転数による実
際の加工が開始されるため、前記第1発明と同様に高い
加工精度が得られるとともに、最初から使用回転数で主
軸を回転させて熱変位が定常状態となるまで待つ場合に
比較して待ち時間が短くなり、加工能率が向上する。
In the machining apparatus in which the thermal displacement of the spindle is corrected, first, the steady heat at the rotational speed used for actual machining is used based on the steady thermal displacement data stored in the storage means by the target thermal displacement setting means. The displacement amount is set as the target thermal displacement amount, and the time required for reaching the same thermal displacement amount as the target thermal displacement amount when the spindle is rotated at the preheating rotation speed by the required time calculation device is stored in the storage device. It can be obtained from the generated thermal displacement amount change data. Then, from the machining control means, the main shaft is rotated at the preheating rotational speed for the required time and then at the operating rotational speed, and the workpiece is processed with the relative position corrected by the target thermal displacement amount. .
By rotating the spindle at the preheating rotation speed for the required time, the spindle is thermally displaced by approximately the same amount as the steady thermal displacement amount at the rotation speed used, and in that state the actual machining starts at the rotation speed used. As with the first aspect of the present invention, high machining accuracy is obtained, and the waiting time becomes shorter than that in the case where the spindle is rotated at the number of rotations used from the beginning until the thermal displacement reaches a steady state, and the machining efficiency is improved. improves.

【0015】また、加工回転数と定常熱変位量とに関す
る定常熱変位量データから目標熱変位量を設定するとと
もに、予備加熱回転数に関する回転経過時間と熱変位量
との関係を表す熱変位量変化データからその目標熱変位
量に達する所要時間を求め、その所要時間だけ予め予備
加熱回転数で主軸を回転させて目標熱変位量と同程度だ
け熱変位させるようにしているため、実際の加工に使用
する使用回転数が異なる複数種類の加工に容易に対応で
き、高い汎用性が得られる。
Further, the target thermal displacement amount is set from the steady thermal displacement amount data relating to the machining rotational speed and the steady thermal displacement amount, and the thermal displacement amount representing the relationship between the rotational elapsed time and the thermal displacement amount relating to the preheating rotational speed. The required time to reach the target thermal displacement amount is obtained from the change data, and the spindle is rotated in advance by the preheating rotational speed for the required time in advance to perform the thermal displacement by the same degree as the target thermal displacement amount. It is possible to easily handle multiple types of machining with different rotation speeds used for, and high versatility can be obtained.

【0016】[0016]

【第2発明の効果】このように本発明によれば、第1発
明と同様に、高い加工精度が得られるとともに加工開始
までの待ち時間が短くなって加工能率が向上する。しか
も、使用回転数が異なる複数種類の加工に容易に対応で
き、高い汎用性が得られる。
As described above, according to the present invention, as in the first invention, high machining accuracy can be obtained, and the waiting time until the start of machining can be shortened to improve the machining efficiency. Moreover, it is possible to easily cope with a plurality of types of machining with different rotational speeds used, and high versatility can be obtained.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図1のNC加工装置10は、第1発明の
主軸熱変位を補正した加工方法を好適に実施できる第2
発明の加工装置の一例で、工作機械11における位置固
定の支持部材13には、エンドミルなどの回転工具12
を下向きに把持した主軸14が略鉛直なZ軸方向の移動
可能に配設されており、Z軸移動装置16により上下移
動させられるとともに、主軸駆動モータ18により軸心
まわりに回転駆動されるようになっている。一方、ベー
ス部材21上にはX軸移動テーブル22およびその上に
重ねてY軸移動テーブル24が設けられており、そのY
軸移動テーブル24上に位置決めして載置された被加工
物20は、それら移動テーブル22,24の駆動により
略水平な平面内を2次元移動させられるようになってい
る。そして、予め設定されたNCプログラム26(図2
参照)の内容に従って、上記Z軸移動装置16およびX
軸,Y軸移動テーブル22,24がそれぞれ駆動される
とともに上記主軸駆動モータ18が回転させられること
により、主軸14と被加工物20とが3次元的に相対移
動させられて回転工具12により被加工物20に所定の
切削加工または研削加工が行われる。NCプログラム2
6は、主軸14と被加工物20との目標相対位置(x,
y,z)を逐次指令する経路情報と、主軸14の使用回
転数Nを指令する回転数情報とを含んでおり、磁気ディ
スクなどの記憶媒体またはオンラインなどで供給される
ようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The NC machining apparatus 10 shown in FIG. 1 can preferably perform the machining method in which the spindle thermal displacement of the first invention is corrected.
In one example of the processing apparatus of the invention, the position-fixed support member 13 in the machine tool 11 includes a rotary tool 12 such as an end mill.
The main shaft 14 gripping downward is disposed so as to be movable in the substantially vertical Z-axis direction, and is vertically moved by the Z-axis moving device 16 and is rotationally driven around the shaft center by the main-axis drive motor 18. It has become. On the other hand, an X-axis moving table 22 and a Y-axis moving table 24 are provided on the base member 21 so as to overlap with each other.
The workpiece 20 positioned and placed on the shaft moving table 24 can be two-dimensionally moved in a substantially horizontal plane by driving the moving tables 22 and 24. Then, the preset NC program 26 (see FIG.
(See the reference), the Z-axis moving device 16 and X
The spindle and Y-axis moving tables 22 and 24 are respectively driven and the spindle driving motor 18 is rotated, so that the spindle 14 and the workpiece 20 are relatively moved three-dimensionally, and the rotary tool 12 rotates the workpiece. A predetermined cutting process or grinding process is performed on the workpiece 20. NC program 2
6 is a target relative position between the spindle 14 and the work piece 20 (x,
(y, z) is sequentially included, and rotation speed information that commands the rotation speed N of the spindle 14 is included, and is supplied by a storage medium such as a magnetic disk or online.

【0018】Z軸移動装置16はZ軸サーボモータ28
と一体的にエンコーダ30を備えており、Z軸方向の主
軸14の位置に対応した信号を出力する一方、X軸,Y
軸移動テーブル22,24は、それぞれX軸サーボモー
タ32と一体的にエンコーダ34を、Y軸サーボモータ
36と一体的にエンコーダ38を備えており、X軸,Y
軸方向の被加工物20の位置に対応した信号がそれぞれ
出力されるようになっている。また、主軸駆動モータ1
8は回転数センサ40を一体的に備えており、主軸14
の回転数(min-1)が検出されるようになっている。
The Z-axis moving device 16 includes a Z-axis servo motor 28.
And an encoder 30 integrally provided therewith, and outputs a signal corresponding to the position of the spindle 14 in the Z-axis direction, while outputting the X-axis and Y-axis signals.
The axis movement tables 22 and 24 respectively include an encoder 34 integrally with the X-axis servo motor 32 and an encoder 38 integrally with the Y-axis servo motor 36.
A signal corresponding to the position of the workpiece 20 in the axial direction is output. In addition, the spindle drive motor 1
8 integrally includes a rotation speed sensor 40, and the main shaft 14
The number of revolutions (min -1 ) is detected.

【0019】図2は、上記工作機械11を含むNC加工
装置10の機能ブロック線図である。前記Z軸移動装置
16および移動テーブル22,24により構成されるX
−Y−Z軸駆動手段42は、マイクロコンピュータから
成る制御機構であるNCコントローラ44内のX−Y−
Z軸位置制御手段46から出力される駆動信号SDL
従ってそれぞれ駆動制御されるようになっている。X−
Y−Z軸位置制御手段46は、前記エンコーダ30,3
4,38にて構成されている位置検出手段48から主軸
14と被加工物20との実際の相対位置を表す位置情報
を読み込むとともに、NCプログラム26から経路情報
を読み込むようになっており、実際の相対位置と経路情
報が表す目標相対位置(x,y,z)との偏差に基づい
て主軸14と被加工物20との実際の相対位置が目標相
対位置(x,y,z)と一致するように、X−Y−Z軸
駆動手段42をフィードバック制御する。一方、前記主
軸駆動モータ18は、NCコントローラ44内の主軸回
転制御手段50から出力される駆動信号SDM に従って
回転数が制御されるようになっている。主軸回転制御手
段50は、前記回転数センサ40から主軸14の実際の
回転数を表す信号を読み込むとともに、NCプログラム
26から回転数情報を読み込むようになっており、実際
の回転数と回転数情報が表す使用回転数Nとの偏差に基
づいて主軸14の実際の回転数が使用回転数Nと一致す
るように、上記主軸駆動モータ18をフィードバック制
御する。NCコントローラ44は、このようなフィード
バック制御や図2に示す他の機能を実施するプログラム
を記憶したり演算処理を行ったりするためのCPU、R
AM、ROMなどを備えて構成されている。
FIG. 2 is a functional block diagram of the NC processing apparatus 10 including the machine tool 11 described above. X composed of the Z-axis moving device 16 and the moving tables 22 and 24
-Y-Z axis drive means 42 is an XY-axis in NC controller 44 which is a control mechanism including a microcomputer.
Drive control is performed in accordance with the drive signal SD L output from the Z-axis position control means 46. X-
The YZ axis position control means 46 includes the encoders 30, 3
The position information representing the actual relative position between the spindle 14 and the workpiece 20 is read from the position detecting means 48 constituted by 4, 38, and the route information is read from the NC program 26. The actual relative position between the spindle 14 and the work piece 20 coincides with the target relative position (x, y, z) based on the deviation between the relative position of the workpiece and the target relative position (x, y, z) represented by the route information. The XYZ axis drive means 42 is feedback-controlled so that it may be performed. On the other hand, the spindle drive motor 18 is controlled in rotation speed according to a drive signal SD M output from the spindle rotation control means 50 in the NC controller 44. The spindle rotation control means 50 reads the signal indicating the actual rotation speed of the spindle 14 from the rotation speed sensor 40 and also reads the rotation speed information from the NC program 26. The actual rotation speed and the rotation speed information are read. The spindle drive motor 18 is feedback-controlled so that the actual rotation speed of the spindle 14 coincides with the used rotation speed N based on the deviation from the used rotation speed N represented by. The NC controller 44 is a CPU for storing programs for performing such feedback control and other functions shown in FIG.
It is configured to include an AM and a ROM.

【0020】このようなNC加工装置10においては、
近年、主軸14を例えば20000(min-1)〜30
000(min-1)程度の高回転数で回転駆動すること
により高能率加工を行う場合があるが、このように高回
転で回転駆動すると、主軸14の温度が上昇してその軸
方向であるZ軸方向へ伸びるため、回転工具12が図1
の下方へ変位する。図3は、このような主軸14の伸び
すなわち熱変位量と回転開始からの経過時間との関係を
3つの回転数別(20000min-1,25000mi
-1,30000min-1)に表した図である。図から
明らかなように、主軸14の変位は回転開始から所定時
間を経過すると略定常状態となってその後は殆ど変化し
ないが、このような熱変位量は被加工物20に対するZ
軸方向における加工誤差となって現れる。主軸14の熱
変位量は、回転数や主軸14の長さ,材質などによって
異なるが、例えば20000(min-1)で40μm程
度であり、同じ寸法の加工誤差を生じることになる。
In the NC processing device 10 as described above,
In recent years, the spindle 14 has been set to, for example, 20,000 (min −1 ) to 30.
High-efficiency machining may be performed by rotationally driving at a high rotational speed of about 000 (min −1 ), but when rotationally driven at such a high rotational speed, the temperature of the main shaft 14 rises and the axial direction thereof is increased. Since it extends in the Z-axis direction, the rotary tool 12 is shown in FIG.
Is displaced downwards. FIG. 3 shows the relationship between the elongation of the main shaft 14, that is, the amount of thermal displacement and the elapsed time from the start of rotation for each of three rotation speeds (20,000 min −1 , 25,000 mi).
It is a figure represented to (n -1 , 30,000 min -1 ). As is clear from the figure, the displacement of the main shaft 14 becomes a substantially steady state after a lapse of a predetermined time from the start of rotation and hardly changes thereafter, but such a thermal displacement amount is Z relative to the workpiece 20.
It appears as a machining error in the axial direction. The amount of thermal displacement of the main shaft 14 varies depending on the number of revolutions, the length of the main shaft 14, the material, and the like, but is about 40 μm at 20,000 (min −1 ), for example, and a processing error of the same dimension occurs.

【0021】これに対し、本実施例では、前記NCコン
トローラ44のデータ記憶部52に、上記図3のような
主軸14の熱変位量と回転経過時間とに関する変位量情
報を、主軸14の回転数毎にデータマップとして記憶し
ている。NCコントローラ44はまた、目標熱変位量設
定手段54および所要時間算出手段56を備えており、
目標熱変位量設定手段54では、実際の加工時の主軸1
4の回転数である使用回転数Nに関する変位量情報を上
記データ記憶部52から読み込み、例えば予め定められ
た所定時間内の熱変位量の変化幅が所定値以下か否かな
どにより、熱変位量が略一定となる定常熱変位量Lを求
め、その定常熱変位量Lを目標熱変位量L1として設定
し、その目標熱変位量L1を補正量ΔZとする。本実施
例では、実際の加工に使用することが可能な加工回転数
として20000(min-1)および25000(mi
-1)が定められ、NCプログラム26の使用回転数N
はその何れかの回転数が設定される。データ記憶部52
に記憶されている3つの変位量情報のうち、加工回転数
が20000(min-1)および25000(mi
-1)に関するものは、定常熱変位量データに相当す
る。
On the other hand, in the present embodiment, the displacement amount information relating to the thermal displacement amount of the spindle 14 and the rotation elapsed time as shown in FIG. 3 is stored in the data storage section 52 of the NC controller 44 as the rotation of the spindle 14. Each number is stored as a data map. The NC controller 44 also includes target thermal displacement amount setting means 54 and required time calculating means 56,
In the target thermal displacement amount setting means 54, the spindle 1 during actual machining is
Displacement amount information regarding the number of revolutions N used, which is the number of revolutions of 4, is read from the data storage unit 52, and the thermal displacement is determined by, for example, whether the change width of the thermal displacement amount within a predetermined time period is a predetermined value or less. The steady-state thermal displacement amount L that makes the amount substantially constant is determined, the steady-state thermal displacement amount L is set as the target thermal displacement amount L1, and the target thermal displacement amount L1 is set as the correction amount ΔZ. In the present embodiment, the processing rotation speeds that can be used for actual processing are 20,000 (min −1 ) and 25,000 (mi).
n -1 ) is determined, and the rotation speed N of the NC program 26 is used.
Is set to any one of the rotational speeds. Data storage unit 52
Of the three pieces of displacement amount information stored in, the machining rotation speed is 20000 (min −1 ) and 25000 (mi
Those relating to (n −1 ) correspond to the steady-state thermal displacement amount data.

【0022】ここで、上記定常熱変位量データを記憶す
べき加工回転数の値や数は実際に使用する使用回転数に
応じて適宜設定される。また、30000(min-1
に関する変位量情報を含めて定常熱変位量Lをマップ補
間すれば、20000(min-1)〜30000(mi
-1)の間の任意の回転数の定常熱変位量Lを求めるこ
とが可能で、その場合は20000(min-1)〜30
000(min-1)の間の任意の回転数を使用回転数N
として設定できる。また、定常熱変位量データとしては
回転数毎の定常熱変位量Lが分かれば良いため、図3の
ようなデータは必ずしも必要でなく、例えば回転数をパ
ラメータとして定常熱変位量Lを算出する演算式などを
定常熱変位量データとすることもできる。
Here, the value and the number of processing revolutions at which the above-mentioned steady thermal displacement data should be stored are appropriately set according to the actually used revolutions. Also, 30,000 (min -1 )
If the steady-state thermal displacement amount L is map-interpolated including the displacement amount information regarding 20,000 (min −1 ) to 30,000 (mi
It is possible to obtain the steady-state thermal displacement amount L at any rotation speed between n −1 ) and in that case 20000 (min −1 ) to 30
Any rotation speed between 000 (min -1 ) is used.
Can be set as Further, since the steady-state thermal displacement amount data only needs to know the steady-state thermal displacement amount L for each rotation speed, the data as shown in FIG. 3 is not always necessary. For example, the steady-state thermal displacement amount L is calculated using the rotation speed as a parameter. An arithmetic expression or the like can be used as the steady thermal displacement amount data.

【0023】一方、前記所要時間算出手段56では、上
記目標熱変位量L1を目標熱変位量設定手段54から読
み込むとともに、データ記憶部52に記憶されている変
位量情報のうち最も高い回転数、この実施例では300
00(min-1)に関する変位量情報を読み込み、その
変位量情報に基づいて熱変位量が上記目標熱変位量L1
と略同じになるまでの回転経過時間を所要時間T1とし
て算出する。図4は、前記使用回転数Nが20000
(min-1)の場合の目標熱変位量L1と所要時間T1
との関係を示す図である。30000(min-1)は前
記加工回転数より高い予備加熱回転数に相当し、データ
記憶部52に記憶されている3つの変位量情報のうち、
加工回転数が30000(min-1)に関するものは、
予備加熱回転数に関する熱変位量変化データに相当す
る。また、データ記憶部52は、前記定常熱変位量デー
タおよび上記熱変位量変化データを記憶する記憶手段に
相当する。なお、熱変位量変化データは、熱変位量をパ
ラメータとして所要時間T1を算出する演算式などの形
で設定することもできる。また、予備加熱回転数は、加
工回転数を考慮して適宜設定される。
On the other hand, the required time calculation means 56 reads the target thermal displacement amount L1 from the target thermal displacement amount setting means 54, and the highest rotation speed among the displacement amount information stored in the data storage section 52, 300 in this example
The displacement amount information regarding 00 (min −1 ) is read, and the thermal displacement amount is the target thermal displacement amount L1 based on the displacement amount information.
Is calculated as the required time T1. FIG. 4 shows that the number of rotations N used is 20,000.
Target thermal displacement amount L1 and required time T1 in the case of (min −1 )
It is a figure which shows the relationship with. 30000 (min −1 ) corresponds to the preheating rotation speed higher than the processing rotation speed, and of the three displacement amount information stored in the data storage unit 52,
For the number of processing revolutions of 30,000 (min -1 ),
This corresponds to thermal displacement amount change data regarding the preheating rotation speed. The data storage unit 52 corresponds to a storage unit that stores the steady thermal displacement amount data and the thermal displacement amount change data. The thermal displacement amount change data can also be set in the form of an arithmetic expression or the like for calculating the required time T1 using the thermal displacement amount as a parameter. Further, the preheating rotation speed is appropriately set in consideration of the processing rotation speed.

【0024】上記所要時間T1に関する情報は前記主軸
回転制御手段50に供給される。主軸回転制御手段50
は、前記使用回転数Nによる実際の加工に先立って、主
軸14を予備加熱回転数である30000(min-1
で回転駆動するとともに、コントローラ44内に設けら
れた水晶振動子などのタイマ58により回転開始からの
経過時間を計時する。そして、経過時間が前記所要時間
T1に達すると、言い換えれば主軸14の熱変位量が前
記目標熱変位量L1と略同じになると、主軸14の回転
数を使用回転数Nに変更する。また、目標熱変位量L1
と同じ補正量ΔZに関する情報は前記X−Y−Z軸位置
制御手段46に供給され、そのX−Y−Z軸位置制御手
段46は、Z軸方向の相対的な基準位置を補正量ΔZ分
だけ変位させ、その後前記NCプログラム26の経路情
報に従って相対移動制御を行う。このNCプログラム2
6による相対移動制御は、少なくとも前記主軸回転制御
手段50による主軸14の回転駆動速度が使用回転数N
に変更された後に行われ、主軸回転制御手段50からは
使用回転数Nに変更したことを表す信号がX−Y−Z軸
位置制御手段46に出力される。上記主軸回転制御手段
50、X−Y−Z軸位置制御手段46、およびタイマ5
8は加工制御手段に相当する。
Information about the required time T1 is supplied to the spindle rotation control means 50. Spindle rotation control means 50
Is the preheating rotational speed of the spindle 14 of 30,000 (min −1 ) prior to the actual processing at the operating rotational speed N.
In addition to being rotationally driven by, a timer 58 such as a crystal oscillator provided in the controller 44 measures the elapsed time from the start of rotation. Then, when the elapsed time reaches the required time T1, in other words, when the thermal displacement amount of the spindle 14 becomes substantially the same as the target thermal displacement amount L1, the rotation speed of the spindle 14 is changed to the use rotation speed N. Also, the target thermal displacement L1
The same information regarding the correction amount ΔZ is supplied to the XYZ axis position control means 46, and the XYZ axis position control means 46 adjusts the relative reference position in the Z axis direction by the correction amount ΔZ. Then, relative movement control is performed according to the route information of the NC program 26. This NC program 2
In the relative movement control by 6, the rotational drive speed of the spindle 14 by the spindle rotation control means 50 is at least the number of rotations N used.
Is performed after the change is made to the main shaft rotation control means 50, and the spindle rotation control means 50 outputs to the XYZ axis position control means 46 a signal indicating that the rotation speed has been changed to the used rotation speed N. The spindle rotation control means 50, the XYZ axis position control means 46, and the timer 5
Reference numeral 8 corresponds to processing control means.

【0025】図5は、NCコントローラ44による工作
機械11の制御の一例を説明するフローチャートで、先
ず、ステップS1において、実際の加工に使用する使用
回転数N(=20000min-1または25000mi
-1)をNCプログラム26から読み込む。ステップS
2は前記目標熱変位量設定手段54によって実行される
部分で、上記使用回転数Nに関する変位量情報(定常熱
変位量データ)をデータ記憶部52から読み込んで定常
熱変位量Lを求め、その定常熱変位量Lを目標熱変位量
L1、補正量ΔZとして設定する。このステップS2は
目標熱変位量設定工程である。続くステップS3は前記
所要時間算出手段56によって実行される部分で、予備
加熱回転数30000min-1に関する変位量情報(熱
変位量変化データ)をデータ記憶部52から読み込み、
熱変位量が上記目標熱変位量L1に達するまでの所要時
間T1を算出する。このステップS3は所要時間算出工
程である。
FIG. 5 is a flow chart for explaining an example of control of the machine tool 11 by the NC controller 44. First, in step S1, the rotational speed N (= 20,000 min −1 or 25,000 mi) used for actual machining is used.
n −1 ) is read from the NC program 26. Step S
Reference numeral 2 denotes a portion executed by the target thermal displacement amount setting means 54, which reads displacement amount information (steady thermal displacement amount data) regarding the above-described rotational speed N from the data storage unit 52 to obtain a steady thermal displacement amount L, and The steady thermal displacement amount L is set as the target thermal displacement amount L1 and the correction amount ΔZ. This step S2 is a target thermal displacement amount setting step. The following step S3 is a part executed by the required time calculating means 56, which reads displacement amount information (thermal displacement amount change data) regarding the preheating rotation speed 30000 min −1 from the data storage unit 52,
A required time T1 until the thermal displacement amount reaches the target thermal displacement amount L1 is calculated. This step S3 is a required time calculation step.

【0026】ステップS4では、主軸14を予備加熱回
転数30000(min-1)で回転させる駆動信号SD
M を主軸駆動モータ18に出力し、主軸14の予備加熱
回転を開始するとともに、ステップS5では、タイマ5
8により計時される予備加熱回転開始からの経過時間T
が所要時間T1以上となったか否かを判断し、経過時間
Tが所要時間T1を経過すると、ステップS6で主軸1
4の回転数をNCプログラム26の回転数情報が表す使
用回転数Nに変更する。これにより、主軸14の熱変位
量が使用回転数Nにおける定常熱変位量Lと略一致させ
られる。これ等のステップS4〜S6は、前記主軸回転
制御手段50によって実行される。なお、所要時間T1
や経過時間T、或いは残り時間(T1−T)を図示しな
い表示装置などに表示させることもできる。また、予備
加熱回転中は主軸14が必ずしも加工位置に位置させら
れる必要がないため、上方へ移動させておくとともにそ
の間に被加工物20を設置するようにしてもよい。
In step S4, the drive signal SD for rotating the spindle 14 at the preheating rotational speed of 30,000 (min -1 ).
M is output to the spindle drive motor 18 to start preheating rotation of the spindle 14, and in step S5, the timer 5
Elapsed time T from the start of preheating rotation timed by 8
Is equal to or greater than the required time T1, and when the elapsed time T exceeds the required time T1, the spindle 1
The number of revolutions of 4 is changed to the number of revolutions used N represented by the number of revolutions information of the NC program 26. As a result, the thermal displacement amount of the main shaft 14 is made to substantially match the steady thermal displacement amount L at the operating speed N. These steps S4 to S6 are executed by the spindle rotation control means 50. The required time T1
Alternatively, the elapsed time T or the remaining time (T1−T) can be displayed on a display device (not shown) or the like. Further, since the main shaft 14 does not necessarily have to be positioned at the processing position during the preheating rotation, it may be moved upward and the workpiece 20 may be installed between them.

【0027】ステップS7では、X−Y−Z軸駆動手段
42のうちのZ軸移動装置16に駆動信号SDL を出力
して、前記ステップS2で設定された補正量ΔZ分だけ
Z軸方向の基準位置を補正する。具体的には、主軸14
のZ軸方向の基準位置が目標熱変位量L1分だけ上方へ
変更される。次のステップS8では、NCプログラム2
6の経路情報に従って移動制御を行い、これにより前記
使用回転数Nで回転駆動されている主軸14によって被
加工物20に所定形状の加工が行われる。これ等のステ
ップS7およびS8は、前記X−Y−Z軸位置制御手段
46によって実行される。また、ステップS4〜S8は
加工制御工程である。なお、ステップS8は少なくとも
ステップS6が終了した後に実行されるが、ステップS
7はステップS2で補正量ΔZが設定された後ステップ
S8を実行する前であれば何時行われても良い。ステッ
プS7までの各ステップが終了したことを予備加熱完了
ランプ等の表示器で表示し、作業者のスイッチ操作でス
テップS8を実行するようにしても良い。
In step S7, the drive signal SD L is output to the Z-axis moving device 16 of the XYZ-axis drive means 42, and the drive signal SDL is set in the Z-axis direction by the correction amount ΔZ set in step S2. Correct the reference position. Specifically, the spindle 14
The reference position in the Z-axis direction is changed upward by the target thermal displacement amount L1. In the next step S8, NC program 2
The movement control is performed according to the route information of No. 6, so that the work piece 20 is machined into a predetermined shape by the main shaft 14 that is rotationally driven at the above-described rotational speed N. These steps S7 and S8 are executed by the XYZ axis position control means 46. Further, steps S4 to S8 are processing control steps. Although step S8 is executed at least after step S6 is completed,
Step 7 may be performed at any time after the correction amount ΔZ is set in step S2 and before step S8 is executed. The completion of each step up to step S7 may be displayed on a display device such as a preheating completion lamp, and step S8 may be executed by a switch operation of the operator.

【0028】このような本実施例のNC加工装置10に
おいては、データ記憶部52に記憶された変位量情報に
基づいて使用回転数Nで熱変位量が略一定となる定常熱
変位量Lを目標熱変位量L1に設定するとともに、予備
加熱回転数である30000(min-1)で回転させた
場合にその目標熱変位量L1と略同じ熱変位量に達する
までの所要時間T1を算出し、その所要時間T1の間だ
け予備加熱回転数30000(min-1)で主軸14を
回転させた後、使用回転数Nで主軸14を回転させると
ともに主軸14の位置を上記目標熱変位量L1と同じ補
正量ΔZだけ補正した状態で加工を行うため、当初から
使用回転数Nで回転させて熱変位が定常状態となるまで
待って加工を開始する場合と同程度の高い加工精度が得
られ、主軸の熱変位の進行に対応させて相対位置を順次
補正する場合のようなミクロン単位の段差を生じる恐れ
がない。
In the NC machining apparatus 10 of the present embodiment as described above, the steady thermal displacement amount L at which the thermal displacement amount is substantially constant at the operating speed N is stored on the basis of the displacement amount information stored in the data storage section 52. The target thermal displacement amount L1 is set, and the time T1 required to reach the thermal displacement amount that is substantially the same as the target thermal displacement amount L1 when rotated at the preheating rotational speed of 30,000 (min −1 ) is calculated. After rotating the spindle 14 at the preheating rotation speed of 30000 (min −1 ) for the required time T1, the spindle 14 is rotated at the used rotation speed N and the position of the spindle 14 is set to the target thermal displacement amount L1. Since the machining is performed with the same correction amount ΔZ corrected, the same high machining accuracy as that obtained when the machining is started at the initial rotational speed N until the thermal displacement reaches a steady state is started. Thermal change of spindle There is no possibility of causing a step in the unit of micron as in the case where the relative positions are sequentially corrected corresponding to the progress of the position.

【0029】一方、実際に加工を行う際の使用回転数N
(=20000min-1または25000min-1)よ
り高い予備加熱回転数30000min-1で主軸14を
回転させるようにしているため、目標熱変位量L1と略
同じ熱変位量に達するまでの所要時間T1が、使用回転
数Nで主軸14を回転させる場合に比較して短縮され
る。したがって、主軸14の回転開始直後から熱変位量
に対応して順次位置補正しながら加工を行う場合に比較
すれば、加工を開始するまでに多少の待ち時間(=T
1)が必要であるものの、最初から使用回転数Nで主軸
14を回転させて熱変位が定常状態となるまで待つ場合
に比較すれば、待ち時間が短くなって加工能率が向上す
る。
On the other hand, the number of revolutions used N in actual machining
Since the main shaft 14 is rotated at a preheating rotational speed of 30000 min −1 higher than (= 20000 min −1 or 25000 min −1 ), the time T1 required to reach a thermal displacement amount substantially equal to the target thermal displacement amount L1 is , Is shortened as compared with the case where the main shaft 14 is rotated at the used rotation speed N. Therefore, as compared with the case where machining is performed while the position of the spindle 14 is sequentially corrected immediately after the rotation of the spindle 14 is started, a slight waiting time (= T
Although 1) is required, the waiting time is shortened and the machining efficiency is improved as compared with the case where the main shaft 14 is rotated from the beginning at the used rotation speed N and the thermal displacement is waited until it reaches a steady state.

【0030】また、データ記憶部52に複数の加工回転
数に関する変位量情報を記憶しており、使用回転数Nに
応じて目標熱変位量L1を設定して所要時間T1を算出
するようになっているため、使用回転数Nが異なる複数
種類の加工に対応でき、高い汎用性が得られる。
Further, the data storage unit 52 stores displacement amount information regarding a plurality of processing rotation speeds, and sets a target thermal displacement amount L1 according to the used rotation speed N to calculate a required time T1. Therefore, it is possible to deal with a plurality of types of machining having different rotational speeds N and high versatility.

【0031】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。
Although one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the present invention can be implemented in other modes.

【0032】例えば、前記実施例では工作機械11によ
る加工回転数が20000min-1および25000m
in-1で、最高回転数が30000min-1であるNC
加工装置10の場合であったが、これらの回転数は適宜
変更または追加され得るとともに、NC加工装置以外の
主軸回転制御および相対位置制御を行う他の加工装置に
も本発明は適用され得る。
For example, in the above-described embodiment, the machining rotation speed by the machine tool 11 is 20000 min −1 and 25000 m.
NC with maximum speed of 30,000 min -1 at in -1
Although it is the case of the processing apparatus 10, the number of rotations thereof can be appropriately changed or added, and the present invention can be applied to other processing apparatuses other than the NC processing apparatus that perform spindle rotation control and relative position control.

【0033】また、前記データ記憶部52に記憶されて
いる変位量情報、すなわち定常熱変位量データや熱変位
量変化データの設定に際しては、工作機械11の周辺の
環境温度など主軸14の熱変位量に影響する各種の影響
物理量を考慮し、それ等の影響物理量をパラメータとし
て定めることもできる。定常熱変位量データから目標熱
変位量を設定したり熱変位量変化データから所要時間を
求めたりする際に、上記影響物理量に基づいて補正する
ようにしても良い。
When setting the displacement amount information stored in the data storage unit 52, that is, the steady thermal displacement amount data and the thermal displacement amount change data, the thermal displacement of the spindle 14 such as the environmental temperature around the machine tool 11 is set. It is also possible to consider various influential physical quantities that affect the quantity and to determine these influential physical quantities as parameters. When the target thermal displacement amount is set from the steady thermal displacement amount data or the required time is obtained from the thermal displacement amount change data, the correction may be performed based on the influential physical quantity.

【0034】また、前記実施例では最高回転数の300
00min-1が予備加熱回転数とされていたが、図3の
データには25000min-1での熱変位量変化データ
も含まれていることから、使用回転数が20000mi
-1の場合に25000min-1が予備加熱回転数とさ
れるようにしても差支えなく、例えば加工開始希望時刻
を設定できる場合に、その加工開始希望時刻までに目標
熱変位量に達するような適当な予備加熱回転数が自動設
定されるようにしても良い。
In the above embodiment, the maximum rotation speed is 300
While 00min -1 has been a preheated rotating speed, since it contains the thermal displacement amount change data in 25000Min -1 in the data of FIG. 3, using speed 20000mi
In the case of n −1 , there is no problem even if the preheating rotational speed is set to 25000 min −1 . For example, when the desired processing start time can be set, the target thermal displacement amount is reached by the desired processing start time. An appropriate preheating rotation speed may be automatically set.

【0035】また、前記実施例では単純に主軸14を予
備加熱回転数で回転させて予備加熱するだけであった
が、温度上昇を早めるために必要に応じてヒータなどの
加熱手段を配設して所要時間を一層短縮するように構成
することも可能である。その場合にはそれらの加熱手段
を用いた場合における熱変位量変化データを記憶させる
ことになる。
Further, in the above-mentioned embodiment, the main shaft 14 is simply rotated at the preheating rotational speed for preheating, but a heating means such as a heater is provided as necessary in order to accelerate the temperature rise. It is also possible to further reduce the required time. In that case, the thermal displacement amount change data in the case of using those heating means is stored.

【0036】また、前記実施例は第2発明における記憶
手段、目標熱変位量設定手段、所要時間算出手段、およ
び加工制御手段を備えて構成されていたが、このような
各手段の有無に拘らず、使用回転数Nにおいて熱変位量
が略一定となる目標熱変位量L1と略同じ熱変位量に達
するまで主軸14をその使用回転数Nより高い予備加熱
回転数N1で回転させた後に、使用回転数Nで主軸14
を回転させて被加工物20との相対位置を目標熱変位量
L1分だけ補正した状態で加工を行うようになっていさ
えすれば、第1発明の効果が得られる。
Further, although the above-mentioned embodiment is configured to include the storage means, the target thermal displacement amount setting means, the required time calculating means, and the processing control means in the second invention, the presence or absence of each such means is concerned. First, after rotating the main spindle 14 at a preheating rotational speed N1 higher than the operating rotational speed N until the thermal displacement reaches a thermal displacement amount substantially the same as the target thermal displacement amount L1 at which the thermal displacement amount is substantially constant at the operating rotational speed N, Spindle 14 at speed N
The effect of the first invention can be obtained as long as the machining is performed in a state where the relative position with respect to the workpiece 20 is corrected by the target thermal displacement amount L1 by rotating the.

【0037】また、前記実施例における主軸14と被加
工物20との相対位置の補正は、主軸14を補正量ΔZ
(=L1)分だけ加工開始に先立って被加工物20から
遠ざけるようになっていたが、これ以外にも、NCプロ
グラム26の目標相対位置(x,y,z)におけるZ軸
成分zを一律に補正するようにしたり、位置検出手段4
8におけるZ軸位置座標の零点を補正するようにしたり
することができる。
Further, in the correction of the relative position between the spindle 14 and the workpiece 20 in the above embodiment, the spindle 14 is corrected by a correction amount ΔZ.
(= L1), the Z-axis component z at the target relative position (x, y, z) of the NC program 26 was uniformly set before the start of the machining. Position correction means 4
It is also possible to correct the zero point of the Z-axis position coordinate at 8.

【0038】また、前記実施例では回転工具12の熱変
位については特に言及されていないが、回転工具12の
熱変位量も考慮して被加工物20との相対位置補正を行
うように構成することも可能である。
Further, in the above-mentioned embodiment, although the thermal displacement of the rotary tool 12 is not particularly mentioned, the thermal displacement of the rotary tool 12 is also taken into consideration so that the relative position with respect to the workpiece 20 is corrected. It is also possible.

【0039】また、前記実施例では主軸14の熱変位方
向であるZ軸方向の位置補正をX−Y−Z軸位置制御手
段46によって行うようになっていたが、熱変位量に関
するZ軸方向のみの補正を指示するZ軸補正制御手段が
別個に設けられたり、その熱変位量分の移動を行う微調
整装置が図1のZ軸移動装置16と支持部材13との間
などに設けられたりしても差し支えない。
Further, in the above embodiment, the position correction in the Z-axis direction which is the thermal displacement direction of the main shaft 14 is performed by the XYZ-axis position control means 46, but the Z-axis direction relating to the thermal displacement amount is corrected. Z-axis correction control means for instructing correction of only the above is provided separately, or a fine adjustment device for moving the amount of thermal displacement is provided between the Z-axis moving device 16 and the support member 13 in FIG. It doesn't matter if you do.

【0040】また、前記実施例では記憶手段、目標熱変
位量設定手段、所要時間算出手段等がNCコントローラ
44内に設けられていたが、既存のNCコントローラ等
とは別体に上記記憶手段等を備えた熱変位補正用の制御
装置が設けられてもよい。
Further, although the storage means, the target thermal displacement amount setting means, the required time calculation means and the like are provided in the NC controller 44 in the above embodiment, the storage means and the like are provided separately from the existing NC controller and the like. A controller for thermal displacement correction may be provided.

【0041】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更,改良を加えた態様で実
施することができる。
Although not individually exemplified, the present invention can be carried out in various modified and improved modes based on the knowledge of those skilled in the art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】請求項1に記載の加工方法を好適に実施できる
請求項2に記載の加工装置の一例を説明する概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a processing apparatus according to claim 2, which can suitably carry out the processing method according to claim 1.

【図2】図1のNC加工装置の制御系統を含む機能ブロ
ック線図である。
FIG. 2 is a functional block diagram including a control system of the NC processing apparatus of FIG.

【図3】図2のデータ記憶部に記憶された主軸の変位量
情報を説明する図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating displacement amount information of a spindle stored in a data storage unit of FIG.

【図4】図2の所要時間算出手段の作動を説明する図で
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the required time calculating means of FIG.

【図5】図2のNCコントローラの作動を説明するフロ
ーチャートの一例である。
5 is an example of a flowchart illustrating an operation of the NC controller of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:NC加工装置(主軸熱変位を補正した加工装置) 14:主軸 20:被加工物 46:X−Y−Z軸位置制御手段(加工制御手段) 50:主軸回転制御手段(加工制御手段) 52:データ記憶部(記憶手段) 54:目標熱変位量設定手段 56:所要時間算出手段 58:タイマ(加工制御手段) N:使用回転数 L1:目標熱変位量 T1:所要時間 10: NC machining device (machining device in which thermal displacement of the spindle is corrected) 14: Spindle 20: Workpiece 46: XYZ axis position control means (machining control means) 50: Spindle rotation control means (machining control means) 52: data storage unit (storage unit) 54: target thermal displacement amount setting unit 56: required time calculation unit 58: timer (processing control unit) N: number of revolutions used L1: target thermal displacement amount T1: required time

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主軸の熱変位量に応じて該主軸と被加工
物との相対位置を補正して加工を行う方法であって、 実際の加工に使用する使用回転数において熱変位量が略
一定となる目標熱変位量と略同じ熱変位量に達するまで
前記主軸を該使用回転数より高い予備加熱回転数で回転
させた後に、前記使用回転数で該主軸を回転させて前記
相対位置を前記目標熱変位量分だけ補正した状態で加工
を行うことを特徴とする主軸熱変位を補正した加工方
法。
1. A method of performing machining by correcting the relative position between the spindle and a workpiece according to the amount of thermal displacement of the spindle, wherein the amount of thermal displacement is substantially the same at the rotational speed used for actual machining. After rotating the main shaft at a preheating rotational speed higher than the operating speed until the thermal displacement amount is approximately the same as the target thermal displacement amount that becomes constant, the main shaft is rotated at the operating speed to rotate the relative position. A machining method in which the spindle thermal displacement is corrected, wherein the machining is performed in a state where the amount of the target thermal displacement is corrected.
【請求項2】 主軸の熱変位量に応じて該主軸と被加工
物との相対位置を補正して加工を行う装置であって、 前記主軸の加工回転数と熱変位量が略一定となる定常熱
変位量とに関する定常熱変位量データ、および該加工回
転数より高い予備加熱回転数に関する回転経過時間と熱
変位量との関係を表す熱変位量変化データを記憶する記
憶手段と、 前記定常熱変位量データから実際の加工に使用する使用
回転数における定常熱変位量を求めて目標熱変位量とす
る目標熱変位量設定手段と、 前記主軸を前記予備加熱回転数で回転させた場合に前記
目標熱変位量と略同じ熱変位量に達するまでの所要時間
を前記熱変位量変化データから求める所要時間算出手段
と、 前記主軸を前記所要時間だけ前記予備加熱回転数で回転
させた後に、前記使用回転数で回転させて前記相対位置
を前記目標熱変位量分だけ補正した状態で加工を行う加
工制御手段とを有することを特徴とする主軸熱変位を補
正した加工装置。
2. An apparatus for performing processing by correcting the relative position between the spindle and a workpiece according to the amount of thermal displacement of the spindle, wherein the machining rotational speed and the amount of thermal displacement of the spindle are substantially constant. A storage unit that stores steady-state thermal displacement amount data regarding the steady-state thermal displacement amount, and thermal displacement amount change data that represents a relationship between the rotation elapsed time and the thermal displacement amount regarding the preheating rotational speed higher than the processing rotational speed, and the stationary state. Target thermal displacement amount setting means for obtaining a steady-state thermal displacement amount at a use rotational speed used for actual machining from the thermal displacement amount data and setting the target thermal displacement amount, and when the main spindle is rotated at the preliminary heating rotational speed. Required time calculating means for obtaining the time required to reach the same thermal displacement amount as the target thermal displacement amount from the thermal displacement amount change data, and after rotating the spindle at the preliminary heating rotation speed for the required time, The number of rotations used Processing apparatus to correct the spindle thermal displacement, characterized in that it comprises a processing control means for processing the relative position is rotated in a state of being corrected by the target thermal displacement amount.
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