JPH10296586A - 工作機械の熱変位補正方法 - Google Patents

工作機械の熱変位補正方法

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JPH10296586A
JPH10296586A JP10949097A JP10949097A JPH10296586A JP H10296586 A JPH10296586 A JP H10296586A JP 10949097 A JP10949097 A JP 10949097A JP 10949097 A JP10949097 A JP 10949097A JP H10296586 A JPH10296586 A JP H10296586A
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JP
Japan
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correction
thermal displacement
amount
machine tool
corrections
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JP10949097A
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English (en)
Inventor
Reiji Satou
礼士 佐藤
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Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Machinery Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測温度から演算した熱変位補正値を基に軸
移動補正を行う際に、補正量の軸移動を公知の切削移動
手法と同様の連続的に軸移動する処理方法で実施し、補
正による加工面品位の劣化を抑制する。 【解決手段】 主軸の軸受外周部の温度とベッドの温度
とを計測(S1)し熱変位補正量を算出する(S2)。
算出した熱変位補正量と、予め設定した補正速度の処理
方法及び設定値とを基に単位時間当りの補正軸移動量即
ち補正速度を求め(S4,S6,S7)補正指令値とす
る。この補正指令値により軸移動補正をNC装置により
実行(S8)する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱変位量を検出温度
を基に推定し、その推定量で補正する工作機械の熱変位
補正方法に属する。補正方法に属する。
【0002】
【従来の技術】工作機械の加工精度を悪化させる要因と
しては、主として工作機械をとりまく環境室温変化と機
械自身の発熱、及び加工時の摩擦熱による切削温度の上
昇が原因による熱変形がある。そして、その熱変形の抑
制方法として、機械構造的には発熱部近傍の冷却や切削
温度の温度制御等が行われている。
【0003】また、電気制御的には機体温度情報から熱
変位を推定し補正する方法がある。この方法は、特公昭
61−59860号公報の技術が知られている。この技
術は主軸熱変位の実験式を作り、工作機械の各部分に設
けたセンサにより温度を検出し、この検出値より主軸熱
変位補正量を実験式を用いて求め、軸移動によって補正
が行われるもので、図6は、この従来の熱変位補正をモ
デル化した変位量の変化を示す図である。この図におい
て、Gは熱変位変化、Hは補正移動量、Iは刃先変位を
示している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この電気制御的補正に
よる軸移動は、熱変位変化をその都度補正するため、精
度良く補正可能であるが、補正は定められた一定間隔内
で断片的に実施されるのが一般的であるため、図6に示
すように補正の軸移動により補正前後で工具刃先位置に
大きな変位変化が生じ、加工面にカッターマーク等が現
われ加工面品位が劣化することがあった。そこで本発明
の課題は、計測温度から演算した熱変位補正値を基に軸
移動補正を行う際に、補正量の軸移動を公知の切削移動
手法と同様の連続的に軸移動する処理方法で実施し、補
正による加工面品位の劣化を抑制する方法を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1の発明による工作機械の熱変位補正方法
は、工作機械の熱変位量を求め、工作機械の駆動部材の
移動量を補正する工作機械の熱変位補正方法において、
求められた熱変位量を予め設定された単位時間(軸指令
間隔)当たりの補正量で除して補正回数を求め、該補正
回数分駆動部材の軸指令に前記補正量を加算することを
特徴とする。
【0006】請求項2の発明による工作機械の熱変位補
正方法は、工作機械の熱変位量を求め、工作機械の駆動
部材の移動量を補正する工作機械の熱変位補正方法にお
いて、求められた熱変位量を予め設定された補正間隔で
除して単位時間当たりの補正量を求め、該補正量で前記
熱変位補正量を除して補正回数を求め、該補正回数分駆
動部材の軸指令に前記補正量を加算することを特徴とす
る。尚、補正間隔とは補正軸移動が実施される時間であ
る。
【0007】請求項3の発明による工作機械の熱変位補
正方法は、工作機械の熱変位量を求め、工作機械の駆動
部材の移動量を補正する工作機械の熱変位補正方法にお
いて、求められた熱変位量を予め設定された熱変位量に
対応した単位時間あたりの補正量で除して補正回数を求
め、該補正回数分駆動部材の軸指令に前記補正量を加算
することを特徴とする。
【0008】請求項4の発明による工作機械の熱変位補
正方法は、前記単位時間当りの補正量、前記補正回数お
よび前記補正回数の求め方の処理方法を画面表示するこ
とを特徴とする。
【0009】尚、この発明は、具体的な構成として温度
センサと、そのセンサにより温度を測定する温度測定装
置と、計測温度から補正値を演算する補正値演算装置
と、熱変位補正時の処理方法の設定を記憶する補正速度
記憶部と、補正値演算装置から補正値指令を受け取り補
正速度記憶部の記憶値より補正移動時の移動速度を求め
てNC装置に補正指令を出す補正装置と、補正量を補正
軸方向に公知の手段を用いて補正を可能にするNC装置
とにより達成することができる。そして、上記方法によ
り補正前後における工具刃先位置の大きな変位変化を無
くすことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を基に説明する。図1は、本発明の熱変位補
正のシステムをマシニングセンタに適用した構成図であ
り、マシニングセンタは、その構成要素である主軸ヘッ
ド1、コラム2、主軸3、ベッド4、移動テーブル5を
示している。尚、図1は立形のマシニングセンタである
が横形でも同様である。
【0011】そして、第1温度センサ6は主軸の温度を
測定するため主軸3の軸受外周部に取り付けられ、第2
温度センサ7は基準温度を測定するため機体のベッド4
に取り付けられ、何れも温度測定装置8に接続されてい
る。また、9は温度測定装置8から信号を受け補正値を
演算する補正値演算装置であり、10は熱変位補正時の
処理方法の設定を記憶する補正速度記憶部、11は補正
値演算装置から補正値指令を受け取り補正速度記憶部の
記憶値より補正移動時の移動速度を求めてNC装置に補
正指令を出す補正装置、12は補正量を補正軸方向に公
知の手段を用いて補正を可能にするNC装置である。
【0012】次に、制御の流れを図2のフローチャート
を基に説明する。各センサの温度計測は、予め設定され
た周期によって温度測定装置8により公知の方法によっ
てアナログ信号からデジタル信号化されて温度数値とし
て得る(S1)。そして、各センサの温度関係値によっ
て公知の手法によって温度基準熱変位補正量を補正値演
算手段9において演算する(S2)。そして、補正装置
11にて、その熱変位補正量と、補正速度記憶部10に
予め設定した単位時間当りの補正軸移動量すなわち補正
速度の処理方法及び設定記憶値とを基に補正速度を次の
式1,2,3のように求め、NC装置12に補正指令値
を送信する。各式の選択は例えば補正開始時に行えば良
い。
【0013】1.処理方法を補正速度一定として設定し
た場合(S4)、補正速度は予め記憶設定された補正速
度aとして算出される。 補正速度=補正速度a ・・・式1 2.処理方法を補正軸移動が実施される時間間隔すなわ
ち軸移動間隔bを一定として設定した場合(S6)、補
正速度はその熱変位補正量を基に予め記憶設定された軸
移動間隔bにて除算した値として算出される。 補正速度=温度基準熱変位補正量/軸移動間隔b ・・・式2 3.処理方法を補正量基準とした場合(S7)、補正速
度はその熱変位補正量を基に予め記憶設定された温度基
準熱変位補正量と補正速度の関係演算式より算出され
る。 補正速度=F(温度基準熱変位補正量) ・・・式3 そして、NC装置12にて補正速度で熱変位量を除して
求めた補正回数分その補正速度を基に軸移動による熱変
位補正(S8)を行い、S9にて熱変位補正を継続する
のであればS1の各部の温度計測に戻る。
【0014】図3は上記補正速度の処理方法及びその設
定値をNC操作パネルに出力させた表の1例を示すもの
で、補正制御開始前にこのような画面から適する補正速
度処理方法を選択可能とすれば容易に選択実行すること
ができる。図4は現在実施されている上記補正速度の処
理方法、現在実施されている上記補正速度および上記補
正回数を画面に出力させた表の1例を示すもので、補正
速度を常時監視することができ、補正のメンテナンス向
上にもつながる。
【0015】図5は上記実施の形態による補正方法を実
施した場合の変位変化をモデル化した図であり、Dは補
正移動量、Eは刃先変位であり、Gは熱変位変化を示し
ている。このように、補正時の軸移動を連続的に行うこ
とで、補正前後の工具刃先位置の大きな変位変化を無く
すことができ、補正速度の設定方法を変えることであら
ゆる加工の補正に対応することができる。尚、前記補正
速度処理方法を自動設定とした場合の補正速度算出に、
温度基準熱変位補正量と補正速度の関係表を予め設定し
て求めることもできる。
【0016】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1乃至請求
項3の発明によれば、計測温度から演算した熱変位補正
値を基に、補正時の軸移動を連続的に行うことが可能と
なるから、補正前後における工具刃先位置の大きな変位
変化を無くすことができ、補正実行時の加工面品位の劣
化を抑制することができる。また、補正速度の設定方法
を変えることによってあらゆる加工の補正に対応するこ
とができる。
【0017】請求項4の発明によれば、請求項1乃至請
求項3の効果に加え現在実施されている補正速度を画面
に表示可能とすることによって補正のメンテナンス向上
につながる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の工作機械の熱変位補正方法を実行する
機器構成の1例を示す構成図である。
【図2】本発明の工作機械の熱変位補正方法を示すフロ
ーチャート図である。
【図3】補正速度の処理方法及びその設定値を示した表
で、NC操作画面に出力された1例を示す。
【図4】現在実施されている補正速度、補正回数および
補正速度の処理方法を示した表で、画面に出力された1
例を示す。
【図5】本発明により熱変位補正を実施した場合の変位
量の変化をモデル化した図である。
【図6】従来の熱変位補正方法を実施した場合の変位量
の変化をモデル化した図である。
【符号の説明】
6・・第1温度センサ、7・・第2温度センサ、8・・
温度測定装置、9・・補正値演算装置、10・・補正速
度記憶部、11・・補正装置、12・・NC装置。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械の熱変位量を求め、工作機械の
    駆動部材の移動量を補正する工作機械の熱変位補正方法
    において、求められた熱変位量を予め設定された単位時
    間(軸指令間隔)当たりの補正量で除して補正回数を求
    め、該補正回数分駆動部材の軸指令に前記補正量を加算
    することを特徴とする工作機械の熱変位補正方法。
  2. 【請求項2】 工作機械の熱変位量を求め、工作機械の
    駆動部材の移動量を補正する工作機械の熱変位補正方法
    において、求められた熱変位量を予め設定された補正間
    隔で除して単位時間当たりの補正量を求め、該補正量で
    前記熱変位補正量を除して補正回数を求め、該補正回数
    分駆動部材の軸指令に前記補正量を加算することを特徴
    とする工作機械の熱変位補正方法。
  3. 【請求項3】 工作機械の熱変位量を求め、工作機械の
    駆動部材の移動量を補正する工作機械の熱変位補正方法
    において、求められた熱変位量を予め設定された熱変位
    量に対応した単位時間あたりの補正量で除して補正回数
    を求め、該補正回数分駆動部材の軸指令に前記補正量を
    加算することを特徴とする工作機械の熱変位補正方法。
  4. 【請求項4】 前記単位時間当りの補正量、前記補正回
    数および前記補正回数の求め方の処理方法を画面表示す
    ることを特徴とする請求項1,2及び3に記載の工作機
    械の熱変位補正方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100970557B1 (ko) 2003-12-29 2010-07-16 두산인프라코어 주식회사 공작기계의 주축 열변위 보정장치 및 방법

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