JPS58160042A - 数値制御工作機械の熱変位補正方法 - Google Patents
数値制御工作機械の熱変位補正方法Info
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- JPS58160042A JPS58160042A JP3809282A JP3809282A JPS58160042A JP S58160042 A JPS58160042 A JP S58160042A JP 3809282 A JP3809282 A JP 3809282A JP 3809282 A JP3809282 A JP 3809282A JP S58160042 A JPS58160042 A JP S58160042A
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- Japan
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- temperatures
- temperature
- cutting oil
- workpiece
- machine tool
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/182—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
- G05B2219/49206—Compensation temperature, thermal displacement, use measured temperature
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、切削油や室内の温度変化で工作機械のベッド
やテーブル等の膨張及び収縮からの熱ひずみによる加工
精度の低下を防止する方法に関する。
やテーブル等の膨張及び収縮からの熱ひずみによる加工
精度の低下を防止する方法に関する。
短時間に高精度な製品を多数加工できるＮＣ（数値制御
）工作機械は、高い加工精度を維持する為に種々の工夫
及び制御が成されている。
）工作機械は、高い加工精度を維持する為に種々の工夫
及び制御が成されている。
このＮＣ工作機械で加工するときは、加工箇所に常時切
削油を流して工具との摩擦抵抗を減らした９、加工部の
冷却を行なっている。ところがこの切削油は、稼動時間
の経過に伴い温度が上昇する為、テーブルやベッドの切
削油を浴びている箇所が熱膨張を起こし、工具と被加工
物との相対位置が狂い、加工精度を低下させる原因とな
ることがある。この現象は、切削油温度と室温との温度
差から生じていた。従って逆に室温が切削油に比べて高
くても、ベッドやテーブルに縮小差によるひずみを生じ
ていた。
削油を流して工具との摩擦抵抗を減らした９、加工部の
冷却を行なっている。ところがこの切削油は、稼動時間
の経過に伴い温度が上昇する為、テーブルやベッドの切
削油を浴びている箇所が熱膨張を起こし、工具と被加工
物との相対位置が狂い、加工精度を低下させる原因とな
ることがある。この現象は、切削油温度と室温との温度
差から生じていた。従って逆に室温が切削油に比べて高
くても、ベッドやテーブルに縮小差によるひずみを生じ
ていた。
この不具合の生じる現象を第１図〜第４図に簡略化して
示したマシニングセンタにおいて具体的に説明する。尚
図面中には、ｘ、ｙ、ｚの直交座ｍを示し、これを装置
の移動方向等の説明に用いる。テーブル１上に載置され
た取付具２に装着される被加工物（図示せず）は、スピ
ンドル３先端に装着された工具４によって加工され、こ
のスピンドル３はヘッドストック５内の軸受で支えられ
ておシ後端は図示しない駆動モータに連結されている。
示したマシニングセンタにおいて具体的に説明する。尚
図面中には、ｘ、ｙ、ｚの直交座ｍを示し、これを装置
の移動方向等の説明に用いる。テーブル１上に載置され
た取付具２に装着される被加工物（図示せず）は、スピ
ンドル３先端に装着された工具４によって加工され、こ
のスピンドル３はヘッドストック５内の軸受で支えられ
ておシ後端は図示しない駆動モータに連結されている。
ヘッドストック５はコラム６の摺動面で案内され、モー
タ７によりＹ方向に図示しない送りねじを介して往復動
される。このコラム６は、ベッド８上の摺動向で案内さ
れ、Ｚ方向に図示しないモータに送りねじを介して往復
動される。またテーブル１もベッド８上の摺動面で案内
され、図示しないモータに送りねじを介してＸ方向に往
復動される。
タ７によりＹ方向に図示しない送りねじを介して往復動
される。このコラム６は、ベッド８上の摺動向で案内さ
れ、Ｚ方向に図示しないモータに送りねじを介して往復
動される。またテーブル１もベッド８上の摺動面で案内
され、図示しないモータに送りねじを介してＸ方向に往
復動される。
尚９ａ、９ｂは、テーブル１の摺動面とこのテーブル１
を移動させる図示しない送りねじを保護するスライドカ
バである。またヘッドストック５には、工具４と被加工
物の加工箇所とに向かって切削油が噴射される給油管１
０が取り付けられている。
を移動させる図示しない送りねじを保護するスライドカ
バである。またヘッドストック５には、工具４と被加工
物の加工箇所とに向かって切削油が噴射される給油管１
０が取り付けられている。
この切削油の温度と室温、とに差を生じることから被加
工物の加工精度に悪影響を及ぼしている。ツマリこのマ
シニングセンタを側方から見た第２図に示すように、取
付具２に装着された被加工物１１を加工しているとき浴
びせられる切削油によって、図中斜線で示す箇所は切削
油と同じ温度になっている。このとき室温よシ切剛油の
温度が上昇すれば、その斜線部分の温度が上がって局部
膨張をする。従ってベッド８の斜線部分は、矢印ＡＯで
示す方向に膨張して二点鎖線Ａ１で示すように反り返り
、被加工物１１と工具４とが矢印Ａ２で示すような離れ
る方向に相対変位を生じる。また逆に切削油の温度より
室温が上昇した場合や室温より切削油の温度が低い場合
は、ベッド８の斜線部分が矢印ＢＯで示す方向に収縮し
て二点鎖線Ｂ１で示すように反り上がり、被加工物１１
と工具４とが矢印Ｂ２で示すような近付く方向に相対変
位を生じる。従って２方向における加工精度が著しく悪
化する。これら切削油の温度１ｃと室温１．との変化に
よって２方向の加工寸法が不安定となる為、これを解決
する一方法として、これら切削油の温度１ｃと室温１ｒ
とを温度制御装置によって安定化させることもできるが
、この温度制御装置がコスト高となり、あまシ好ましく
ない。
工物の加工精度に悪影響を及ぼしている。ツマリこのマ
シニングセンタを側方から見た第２図に示すように、取
付具２に装着された被加工物１１を加工しているとき浴
びせられる切削油によって、図中斜線で示す箇所は切削
油と同じ温度になっている。このとき室温よシ切剛油の
温度が上昇すれば、その斜線部分の温度が上がって局部
膨張をする。従ってベッド８の斜線部分は、矢印ＡＯで
示す方向に膨張して二点鎖線Ａ１で示すように反り返り
、被加工物１１と工具４とが矢印Ａ２で示すような離れ
る方向に相対変位を生じる。また逆に切削油の温度より
室温が上昇した場合や室温より切削油の温度が低い場合
は、ベッド８の斜線部分が矢印ＢＯで示す方向に収縮し
て二点鎖線Ｂ１で示すように反り上がり、被加工物１１
と工具４とが矢印Ｂ２で示すような近付く方向に相対変
位を生じる。従って２方向における加工精度が著しく悪
化する。これら切削油の温度１ｃと室温１．との変化に
よって２方向の加工寸法が不安定となる為、これを解決
する一方法として、これら切削油の温度１ｃと室温１ｒ
とを温度制御装置によって安定化させることもできるが
、この温度制御装置がコスト高となり、あまシ好ましく
ない。
そこで本発明は、上述した欠点に鑑みて成されたもので
、切削油温度ｔＣと室温１ｒの変化による工具先端と被
加工物との相対位置の変位量に応じてこれら工具先端と
被加工物との相対変位を補正する安価な方法を提供する
ことを目的とする。
、切削油温度ｔＣと室温１ｒの変化による工具先端と被
加工物との相対位置の変位量に応じてこれら工具先端と
被加工物との相対変位を補正する安価な方法を提供する
ことを目的とする。
かかる目的を達成する本発明の構成は、切削油若しくは
工作機械の前記切削油を浴びる箇所の温度と室内温度若
しくは前記工作機械の前記切削油を浴びない箇所の温度
とをそれぞれ検出し、これらの温度差に基づく前記工作
機械の熱ひずみにより生じる工具先端と被加工物との相
対位置の変位量を前記温度差から求めてこの変位量に対
応して前記工具先端と前記被加工物との相対位置を数値
制御装置にて補正するようにしたことを特徴とする。
工作機械の前記切削油を浴びる箇所の温度と室内温度若
しくは前記工作機械の前記切削油を浴びない箇所の温度
とをそれぞれ検出し、これらの温度差に基づく前記工作
機械の熱ひずみにより生じる工具先端と被加工物との相
対位置の変位量を前記温度差から求めてこの変位量に対
応して前記工具先端と前記被加工物との相対位置を数値
制御装置にて補正するようにしたことを特徴とする。
以下本発明を第５図に示すブロック線図を基に詳細に説
明する。尚本実施例は、前述したマシニングセンタを対
象に説明する為、そのマシニングセンタに係る部材は同
一符号でもって説明する。このブロック線図は、切削油
温度ｔｃまたは切削油温度１ｃＫ感度良く変化する機械
部の温度（第２図中斜線で示した箇所である。）を検出
する検出器１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、室温１ｒまたは
室温１．に感度良く変化する機械部の温度（第２図中斜
線で示す以外の箇所であるが、特にコラム６の温度変化
は直接関係しないので除外した方が好ましい。）を検出
する検出器１３ｍ。
明する。尚本実施例は、前述したマシニングセンタを対
象に説明する為、そのマシニングセンタに係る部材は同
一符号でもって説明する。このブロック線図は、切削油
温度ｔｃまたは切削油温度１ｃＫ感度良く変化する機械
部の温度（第２図中斜線で示した箇所である。）を検出
する検出器１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、室温１ｒまたは
室温１．に感度良く変化する機械部の温度（第２図中斜
線で示す以外の箇所であるが、特にコラム６の温度変化
は直接関係しないので除外した方が好ましい。）を検出
する検出器１３ｍ。
被加工物１１と工具４先端との正しい相対位置に対して
補正しなければならない変位量として、マージ戸ングセ
ンタのＮＣ装置にインプットする回路構成を示す。この
ブロック線図で１４，１５は増巾器、１６は集中する信
号を振り分けて送り出すマルチプレクサ、１７はアナロ
グ・ディジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と略す）、１
８は演算装置（シーケンすを含む）、１９はＮＣ装置、
２０は変換スタート指令、２１は信号切換え指令、２２
は補正量信号、２３は補正量入力許可信号である。尚本
実施例で用い九ブロック線図は一例にすぎず、勿論他の
違ったブロック線図も考えられることは首うまでもない
。
補正しなければならない変位量として、マージ戸ングセ
ンタのＮＣ装置にインプットする回路構成を示す。この
ブロック線図で１４，１５は増巾器、１６は集中する信
号を振り分けて送り出すマルチプレクサ、１７はアナロ
グ・ディジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と略す）、１
８は演算装置（シーケンすを含む）、１９はＮＣ装置、
２０は変換スタート指令、２１は信号切換え指令、２２
は補正量信号、２３は補正量入力許可信号である。尚本
実施例で用い九ブロック線図は一例にすぎず、勿論他の
違ったブロック線図も考えられることは首うまでもない
。
ここで温度検出器１２ａ〜１２ｃと１３ａ〜１３ｃの出
力は、それぞれ増巾器１４と１５とを介してマルチプレ
クｔ１６に入力される。マルチプレクサ１６は、演算装
置１８からの信号切換え指令２１に従って温度検出器１
２１〜１２ｃと１３ａ〜１３ｃとからのそれぞれの増巾
した検出信号を順次Ａ／Ｄ変換ｉｉｉ！１７に入力する
。
力は、それぞれ増巾器１４と１５とを介してマルチプレ
クｔ１６に入力される。マルチプレクサ１６は、演算装
置１８からの信号切換え指令２１に従って温度検出器１
２１〜１２ｃと１３ａ〜１３ｃとからのそれぞれの増巾
した検出信号を順次Ａ／Ｄ変換ｉｉｉ！１７に入力する
。
その入力信号をＡ／Ｄ変換器１７は、演算装置１８から
の変換スタート指令２ｏに従ってディジタル蓋に変換し
、演算装置１８にインプットする。この演算装置１８は
、ディジタル蓋に変換された検出器１２ａ〜１２ｃの出
力の平均値Ｔｃと、検出器１３ａ〜１３ｃの出力の平均
値Ｔｒとを演算すると共に、修正係数をα、影Ｖ係数を
β（ただしα、βは定数である。）とするとき、β（Ｔ
ｃ ａＴｒ）を補正量として演算する。
の変換スタート指令２ｏに従ってディジタル蓋に変換し
、演算装置１８にインプットする。この演算装置１８は
、ディジタル蓋に変換された検出器１２ａ〜１２ｃの出
力の平均値Ｔｃと、検出器１３ａ〜１３ｃの出力の平均
値Ｔｒとを演算すると共に、修正係数をα、影Ｖ係数を
β（ただしα、βは定数である。）とするとき、β（Ｔ
ｃ ａＴｒ）を補正量として演算する。
このときＮＣ装置１９から演算装置１８に補正量入力許
可信号２３が出力されると、演算された補正量信号２２
がＮＣ装置１９にインプットされる。従って切削油温度
変化と室温変化とからスピンドル３の軸方向（Ｚ方向）
の被加工物１１と工具４先端間の相対変位が補正され、
その時の温度状況に応じたスピンドル３の軸方向加工移
動量が制御される。
可信号２３が出力されると、演算された補正量信号２２
がＮＣ装置１９にインプットされる。従って切削油温度
変化と室温変化とからスピンドル３の軸方向（Ｚ方向）
の被加工物１１と工具４先端間の相対変位が補正され、
その時の温度状況に応じたスピンドル３の軸方向加工移
動量が制御される。
尚本発明は、上述したマシニングセンタのみに限らずそ
の他のＮＣ工作機械にも勿論適用可能であり、工具が移
動せず被加工物が移動する旋盤等もこれに含まれる。ま
た温度を検出する検出器は、それぞれＮＣ工作機械の形
体・仕様に合わせて取付は位置並びに取付は数等が設定
される。
の他のＮＣ工作機械にも勿論適用可能であり、工具が移
動せず被加工物が移動する旋盤等もこれに含まれる。ま
た温度を検出する検出器は、それぞれＮＣ工作機械の形
体・仕様に合わせて取付は位置並びに取付は数等が設定
される。
以上観明したように本発明は、切削油の温度若しくはこ
の温度と等しい工作機械の機械部の温度と室内の温度若
しくはこの室温と等゛しい当該工作機械の機械部の温度
とを検出し、これらの温度差に基づく当該工作機械の熱
ひすみにより生じる工具先端と被加工物との変位量に対
重うして当該工具先端と当該被加工物との相対変位を制
御するようにしたので、切削油の温度や室温が安定して
いない時間帯でも、これらの温度差によるスピンドル軸
方向の工具先端と被加工物との相対距離の変位量が補正
され、比較的安定した加工精度が得られるようになる。
の温度と等しい工作機械の機械部の温度と室内の温度若
しくはこの室温と等゛しい当該工作機械の機械部の温度
とを検出し、これらの温度差に基づく当該工作機械の熱
ひすみにより生じる工具先端と被加工物との変位量に対
重うして当該工具先端と当該被加工物との相対変位を制
御するようにしたので、切削油の温度や室温が安定して
いない時間帯でも、これらの温度差によるスピンドル軸
方向の工具先端と被加工物との相対距離の変位量が補正
され、比較的安定した加工精度が得られるようになる。
その結果、機械の稼動率と被加工物の品質を向上させる
ことができる。
ことができる。
第１図はマシニングセンタの概略斜視図、第２図は切削
油の温度と室温との温度差がマシニングセンタに生じる
熱ひずみによる状態変化を示した説明図であり、第３図
は本発明の一実施例を示したブロック線図である。 図 面 中、 １はテーブル、 ３はスピンドル、 ４は工具、 １１は被加工物、 １２ａ 〜１２ｃｔ；ｔ、切削油温度の検出器、１３８
〜１３Ｃは室温の検出器、 １４．１５は増巾器、 １６はマルチプレクサ、 １７はアナログ・ディジタル変換器、 １８は演算装置、 １９けＮＣ装置、 ２０け変換スタート指令、 ２１は信号切換え指令、 ２２Ｆｉ補正量信号、 ２３Ｖｉ補正量入力許可信号である。 特許出願人 三菱重工業株式会社 俵代理人 弁理士 光 石 士 部 （他１名）
油の温度と室温との温度差がマシニングセンタに生じる
熱ひずみによる状態変化を示した説明図であり、第３図
は本発明の一実施例を示したブロック線図である。 図 面 中、 １はテーブル、 ３はスピンドル、 ４は工具、 １１は被加工物、 １２ａ 〜１２ｃｔ；ｔ、切削油温度の検出器、１３８
〜１３Ｃは室温の検出器、 １４．１５は増巾器、 １６はマルチプレクサ、 １７はアナログ・ディジタル変換器、 １８は演算装置、 １９けＮＣ装置、 ２０け変換スタート指令、 ２１は信号切換え指令、 ２２Ｆｉ補正量信号、 ２３Ｖｉ補正量入力許可信号である。 特許出願人 三菱重工業株式会社 俵代理人 弁理士 光 石 士 部 （他１名）
Claims (1)
- 切削油若しくは工作機械の前記切削油を浴びる箇所の温
度と室内温度若しくは前記工作機械の前記切削油を浴び
ない箇所の温度とをそれぞれ検出し、これらの温度差に
基づく前記工作機械の熱ひずみにより生じる工具先端と
被加工物との相対位置の変位蓋を前記温度差から求めて
この変位量に対重６シて前記工具先端と前記被加工物と
の相対位置を数値側−装置にて補正するようにしたこと
を特徴とする数値生制御工作機械の熱変位補正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3809282A JPS58160042A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 数値制御工作機械の熱変位補正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3809282A JPS58160042A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 数値制御工作機械の熱変位補正方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58160042A true JPS58160042A (ja) | 1983-09-22 |
Family
ID=12515824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3809282A Pending JPS58160042A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 数値制御工作機械の熱変位補正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58160042A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5833407A (en) * | 1996-02-19 | 1998-11-10 | Okuma Corporation | Method for estimating heat-included displacment in a machine tool |
| GB2373466A (en) * | 2001-03-22 | 2002-09-25 | Unova Uk Ltd | Compensating for thermal distortion in grinding machines |
| JP2003019026A (ja) * | 2001-07-09 | 2003-01-21 | Lumica Corp | 薬剤や芳香剤等の発散具 |
| JP2006272538A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-10-12 | Brother Ind Ltd | 工作機械及び工作機械の変位補正方法 |
| CN107775445A (zh) * | 2016-08-31 | 2018-03-09 | 苏州万立精密机械有限公司 | 一种高精度大尺寸铝产品加工中的温度补偿方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54122479A (en) * | 1975-08-28 | 1979-09-22 | Toyoda Mach Works Ltd | Thermal condition stabilization device for machine tool |
| JPS554536A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-14 | Shinku Riko Kk | Internal friction measuring apparatus |
-
1982
- 1982-03-12 JP JP3809282A patent/JPS58160042A/ja active Pending
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| JPS54122479A (en) * | 1975-08-28 | 1979-09-22 | Toyoda Mach Works Ltd | Thermal condition stabilization device for machine tool |
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| GB2373466B (en) * | 2001-03-22 | 2004-05-19 | Unova Uk Ltd | Method of reducing thermal distortion in grinding machines |
| JP2003019026A (ja) * | 2001-07-09 | 2003-01-21 | Lumica Corp | 薬剤や芳香剤等の発散具 |
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| CN107775445A (zh) * | 2016-08-31 | 2018-03-09 | 苏州万立精密机械有限公司 | 一种高精度大尺寸铝产品加工中的温度补偿方法 |
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