KR100866727B1 - Ｎｃ 공작 기계에서의 진원 가공 방법 및 진원 가공 장치 - Google Patents

Ｎｃ 공작 기계에서의 진원 가공 방법 및 진원 가공 장치 Download PDF

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Abstract

주축의 가공 궤적(21)을 복수의 측정 포인트로 분할하고, 진원(20)의 중심(24)으로부터 각 측정 포인트의 주축의 가공 궤적(21)까지의 길이를 측정하고, 이 측정값과 진원(20)의 반경 길이를 비교하여, 각 측정 포인트에서의 진원(20)으로부터의 어긋남량(D1, D2)을 연산한다. 이 어긋남량(D1, D2)을 진원(20)의 반경 방향으로 진원에 대하여 대칭으로 전사하여, 전사 위치(28, 28A)를 구한다. 그리고, 어긋남량(D1, D2)을 보정하기 위한 보정값으로서, 각 측정 포인트간의 전사 위치의 차분으로부터 얻어지는 X축 인크리멘탈량 및 Y축 인크리멘탈량, 또는, 각 측정 포인트에서의 전사 위치의 X축 앱솔루트값 및 Y축 앱솔루트값을 NC 가공 프로그램에 편입하고, 그 프로그램에 따라서 진원 가공을 행한다.
가공 궤적, 진원 측정 포인트, 어긋남량, NC 가공 프로그램, 앱솔루트값, 인크리멘탈량

Description

ＮＣ 공작 기계에서의 진원 가공 방법 및 진원 가공 장치{ROUNDNESS WORKING METHOD AND ROUNDNESS WORKING DEVICE IN NC MACHINE TOOL}
본 발명은, NC 공작 기계에서 컨터링 가공을 이용하여 워크에 진원 가공을 행하는 경우의 진원 가공 방법 및 진원 가공 장치에 관한 것이다.
NC(Numerical Control) 공작 기계에서는, 워크에 진원의 절삭 가공을 하는 경우에, 컨터링 가공이 이용되는 것이 있다. 컨터링 가공은, 주축에 장착한 지석을 워크의 구멍에 삽입하고, 지석을 회전시키면서 구멍의 윤곽을 따라 이동시킴으로써, 구멍 내벽에 연삭을 실시하는 것이다.
종래에는, 절삭 가공한 구멍이 진원으로 되어 있는지의 여부를, 일본 특개소 61-209857호 공보(도 1)에 개시되는 볼 바 타입의 측정 암을 사용하여 진원도 오차를 측정하거나, 일본 특개평 4-240051호 공보(도 1)에 개시되는 바와 같은 측정 장치로 진원도 오차를 측정함으로써 판정하였다. 이 오차에는, 공작 기계의 이송 속도 및 이송 방향의 변화에 수반하는 이송축 구동계의 탄성 변화에 기인하는 위치 오차나, 주축을 담지하는 슬라이드 등의 이동체의 롤링·피칭·요잉 동작에 기인하는 위치 오차나, 서보 모터의 추수 지연 등에 기인하는 위치 오차 등이 있다.
종래에는, 이 위치 오차를 보정하기 위해, 이송축 구동계의 강성을 업하거 나, 서보 모터계의 추종 지연의 해소를 도모하였지만, 이들 방법에서는 진원의 정밀도를 확보하는 것은 어려웠다. 또한, 주축을 담지하는 슬라이드 등의 이동체의 롤링·피칭·요잉 동작에 기인하는 위치 오차를 해소하는 것은 매우 어려웠다.
<발명의 개시>
본 발명의 과제는, 워크의 가공 위치가 어느 위치에 있어도, NC 공작 기계의 이송 속도 및 이송 방향의 변화에 수반하는 이송축 구동계의 탄성 변화에 기인하는 위치 오차나, 주축을 담지하는 슬라이드 등의 이동체의 롤링·피칭·요잉 동작에 기인하는 위치 오차에 의한 정밀도 저하를 없애, 진원의 가공 정밀도를 용이하게 확보할 수 있도록 하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 과제는, 서보 모터의 추수 지연 등에 기인하는 위치 오차의 영향을 해소하는 것에 있다.
본 발명에서는, 주축의 가공 궤적을 복수의 측정 포인트(예를 들면 1573포인트)로 분할하고, 진원의 중심으로부터 각 측정 포인트의 주축의 가공 궤적까지의 길이를, 예를 들면 볼 바 타입의 측정 암을 사용하여 측정하고, 이 측정값과 진원의 반경 길이를 비교하여, 각 측정 포인트에서의 주축의 가공 궤적의 진원으로부터의 어긋남량(신장/축소량)을 연산한다. 그리고, 이 어긋남량에 기초하여, 각 측정 포인트에서의 주축의 가공 궤적을 보정하기 위한 보정값을 연산하고, 이 보정값을 NC 가공 프로그램에 편입하고, 해당 가공 프로그램에 따라서 주축의 움직임을 제어함으로써 진원 가공을 행한다.
본 발명에서는, 가공 궤적의 진원으로부터의 어긋남량을 진원의 반경 방향으로 진원에 대하여 대칭으로 전사하여 전사 위치를 구하고, 이 전사 위치의 위치 데 이터에 기초하여 상기 보정값을 산출할 수 있다. 구체적으로는, 각 측정 포인트간의 전사 위치의 차분으로부터 얻어지는 각 좌표축마다의 인크리멘탈량, 또는, 각 측정 포인트에서의 전사 위치의 각 좌표축마다의 앱솔루트값을 보정값으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 하드웨어 구성도.
도 2는 진원과 볼 바에 의한 측정 결과의 관계를 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에서의 위치 오차의 보정을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태의 플로우차트.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에서의 NC 파트 프로그램의 작성예를 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에서의 측정 데이터와 처리 데이터의 예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태의 하드웨어 구성도.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에서의 위치 오차의 보정을 설명하는 도면.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태의 플로우차트.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에서의 NC 파트 프로그램의 작성예를 설명하는 도면.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
[제1 실시 형태]
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 하드웨어 구성도이다. CPU(1)는, ROM(2)에 저장된 시스템 프로그램에 따라서 수치 제어 장치 CNC 전체를 제어한다. 참조 부호 3은 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM이다. 불휘발성 메모리(9)에는, 전원절단 후에도 보존할 파트 프로그램, 파라미터, 피치 오차 보정량 및 공구 보정량 등이 저장되어 있다. 이 불휘발성 메모리(9)로서는, 도시되어 있지 않은 배터리에 의해 백업된 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)가 사용된다. 조작 표시 유닛(4) 내의 CRT 제어 회로(5)는, 디지털 신호를 표시용의 신호로 변환하여, 표시 장치(6)에 공급한다. 표시 장치(6)에는, CRT 혹은 액정 표시 장치가 사용된다. 이 표시 장치(6)의 화면에는, 작업의 메뉴나 데이터가 표시된다. 키보드(7)는, 어드레스 키, 수치 키 등으로 이루어지고, 이들 키를 사용하여 데이터를 입력한다. PMC(프로그래머블 컨트롤러)(11)는, 버스(13)를 경유하여 받은 M 기능 신호 등을 시퀀스 프로그램으로 처리하여 소정의 제어 신호를 출력하여, 공작 기계(16)를 제어한다. 또한，PMC(11)는, 공작 기계(16)측으로부터의 입력 신호를 받아 시퀀스 프로그램으로 처리를 행하고, 버스(13)를 경유하여, CPU(1)에 필요한 입력 신호를 전송한다. 축 제어 회로(10)는, CPU(1)로부터의 축의 이동 명령을 받아, 축을 이동시키기 위한 명령을 서보 앰프(12)에 출력한다. 서보 앰프(12)는, 이 이동 명령을 받아, 공작 기계(16)의 서보 모터를 구동한다. 이상 설명한 각 구성 요소는, 버스(13)에 의해 서로 결합되어 있다.
참조 부호 14는, 볼 바를 이용하여 공작 기계(16)에서의 컨터링 가공의 오차를 측정하는 계측기이다. 계측기(14)에서 측정한 데이터는, 퍼스널 컴퓨터(이하, 「PC」라고 함)(15)에 텍스트 파일로서 축적된다. 즉, PC(15)에서는, 텍스트 에디터(15A)를 사용하여, 측정한 볼 바의 신장/축소의 어긋남량을 표 계산용의 프로그램(이하, 「표 계산 소프트」라고 함)(15B)의 파일에 카피하고, 이것에 기초하여 보정 데이터를 연산한다. 이 연산 처리의 상세에 대해서는 후술한다.
도 2는 진원과 볼 바에 의한 측정 결과와의 관계를 설명하는 도면이다. 도 2의 (a)에서, 파선은 컨터링 가공하는 진원(20)이며, 실선은 진원(20)에 대하여 반경 방향의 어긋남을 측정하는 장치 중 하나인 볼 바(도시 생략)로 측정한 주축의 궤적(21)이다. 도 2의 (a)에서는, 주축의 궤적(21)이 진원(20)로부터 어긋나 있으며, 볼록 형상 부분(22)과 오목 형상 부분(23)이, 진원(20)에 대한 형상 오차이다. 볼록 형상 부분(22)은 +의 오차이며, 오목 형상 부분(23)은 -의 오차로 된다. 따라서, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 볼록 형상 부분(22)을 화살표와 같이 끌어들이고, 오목 형상 부분(23)을 화살표와 같이 튀어나오도록 보정함으로써, 도 2의 (c)에 도시하는 진원(20)으로 되도록 가공을 행할 수 있다.
이 보정에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. 이하에서는, 진원(20)의 원주 방향의 측정 포인트를 1573개소로 가정한다. 계측기(14)는, 각 측정 포인트에 대하여, 약 0.228°(360°/1573)마다, 볼 바로 진원과의 반경 방향의 어긋남, 즉 진원에 대한 신장/축소량을 측정한다. 도 3에서, 부호 20으로 나타내는 쇄선은, 주축(도시 생략)이 진원 가공을 한 것으로 가정한 경우의 궤적이다. 부호 21로 나타내는 실선은, 주축이 움직여서 절삭 가공할 때의 실제의 궤적, 즉 볼 바가 측정한 궤적이다.
볼록 형상 부분(22)에 관하여, 진원(20)의 중심(24)(볼 바의 고정 중심점)과 진원(20) 상의 측정 포인트(25)를 연결하고, 그 연장선(26)이 볼 바로 측정된 주축의 궤적(21)과 교차하는 포인트를 참조 부호 27로 한다. 이 때, 포인트(25-27)간의 길이 D1이 진원(20)으로부터의 어긋남(신장량)으로 된다. 그리고, 포인트(27)를 진원(20)에 대하여 반경 방향의 대칭 위치로 전사한 위치, 즉, 연장선(26) 상에서 포인트(25)로부터 DT1=D1만큼 중심(24)측으로 되돌아간 위치를 포인트(28)(전사 위치)로 하였을 때, 포인트(24-28)간의 길이가 보정 길이로 된다. SP1∼SP4는, 연장선(26)이 진원(20)과 교차하는 점을 나타내고 있다.
또한, 오목 형상 부분(23)에 관하여, 진원(20)의 중심(24)과 진원(20) 상의 측정 포인트(25)를 연결하고, 그 연장선(26)이 볼 바로 측정된 주축의 궤적(21)과 교차하는 포인트를 참조 부호 27A로 한다. 이 때, 포인트(25-27A)간의 길이 D2가 진원(20)으로부터의 어긋남(축소량)으로 된다. 그리고, 포인트(27A)를 진원(20)에 대하여 반경 방향의 대칭 위치로 전사한 위치, 즉, 연장선(26) 상에서 포인트(25)로부터 DT2=D2만큼 중심(24)과 반대측으로 진행한 위치를 포인트(28A)(전사 위치)로 하였을 때, 포인트(24-28A)간의 길이가 보정 길이로 된다.
이와 같이 하여 전사한 포인트를 연결하면, 2점쇄선으로 나타내는 전사선(29)이 얻어진다. 이 전사선(29)이 보정 후의 주축의 가공 궤적으로 된다.
보정 데이터에 기초하여 주축을 구동하기 위해서는, 측정 포인트간의 전사 위치의 차분(보정 길이의 X축 성분의 차분 및 Y축 성분의 차분)을 구하고, 이것을 X축, Y축의 인크리멘탈량으로서 NC 파트 프로그램에 편입한다. 그리고, PMC(11)에 의해 불휘발성 메모리(9) 내의 NC 파트 프로그램을 기동시켜, 축 제어 회로(10), 서보 앰프(12)를 통하여 주축의 X축 방향, Y축 방향의 움직임을 제어하면, 주축의 움직임이 보정되어 진원의 가공을 할 수 있다. 이 경우, 주축 대신에 테이블의 움직임을 제어하도록 하여도 된다.
다음으로, 도 4의 플로우차트를 참조하여, 본 발명의 진원 가공 방법을 더 상세하게 설명한다. 최초로, 블록(40)에서 나타내는 바와 같이, 볼 바(도시 생략)를 공작 기계(16)의 주축(도시 생략)에 부착한다. 계속해서, 블록(41)에서，G02/G03의 프로그램에 따라서 NC 운전을 행한다. G02는 데이터를 채취하기 위한 시계 방향의 원호 운전 명령, G03은 동일하게 반시계 방향의 원호 운전 명령이다. 다음 블록(42)에서는，계측기(14)는, 프로그램에 따라서 원호의 각 각도(측정 스타트 위치로부터의 각도)에서의 볼 바의 신장/축소량(ΔRn)을 기억한다. 이 신장/축소량은, 각 측정 포인트에서의 볼록 형상 부분(22) 또는 오목 형상 부분(23)의 측정값(중심(24)으로부터의 거리)과 진원(20)의 반경 길이와의 차이다. 또한, 이 때의 샘플링 횟수 S는, S=1573이다. 샘플링 횟수분의 볼 바의 신장/축소량을 취득한 후, 반복 횟수 n이 샘플링 횟수 S에 도달할 때까지, 이하의 블록(43∼47)의 처리를 반복한다.
블록(43)에서는, 보정 후의 볼 바 길이 RCn을 다음 식으로 계산한다.
RCn=R-ΔRn
여기서, R은 진원(20)의 반경 길이, ΔRn은 상술한 신장/축소량이다.
블록(44)에서는, 보정 후의 볼 바 길이를 X축 성분 RCXn과 Y축 성분 RCYn으로 분해한다. 이 경우의 계산식은, 다음과 같다.
RCXn=RCn*COS(θn)
RCYn=RCn*SIN(θn)
여기서, 각 각도는 (360°/S)*n으로 표현된다. n은 임의의 측정 포인트의 번호이다. 또한，θn은 각 각도를 라디안으로 변환한 값으로서, 측정 포인트의 스타트 위치로부터의 각도이다.
블록(45)에서는, 보정 후의 X축 성분 RCXn, Y축 성분 RCYn의 인크리멘탈 이동량 ΔXn, ΔYn을 계산한다. 이 경우의 계산식은, 다음과 같다.
ΔXn=RCXn-RCXn -1
ΔYn=RCYn-RCYn -1
블록(46)에서는, 각 포인트의 X축 인크리멘탈량 ΔXn과 Y축 인크리멘탈량 ΔYn으로부터 작성한 G01(직선 보간 프로그램)의 연속 블록의 NC 파트 프로그램을 작성한다.
이상과 같이 하여, 블록(43)으로부터 블록(46)까지의 처리를 반복하고, 판정(47)에서 처리가 S회 반복되었다고 판정되면, 블록(48)에서 나타내는 바와 같이, 블록(46)에서 작성한 G01의 연속 블록의 NC 파트 프로그램에 따라서, 공작 기 계(16)의 NC 운전을 행한다. 이에 의해, 서보 앰프(12)를 통하여 주축의 X축 방향과 Y축 방향의 움직임이 제어되어, 워크에 대한 진원 가공이 행해진다.
도 6은 측정 데이터와 처리 데이터의 예를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하여, 상술한 처리의 보충 설명을 한다.
란(61)은, 볼 바로 측정된 각 포인트의 어긋남량(진원의 반경 길이에 대한 증감량)을 나타내고 있으며, PC(15) 내의 텍스트 파일로부터 표 계산 소프트(15B)에 카피된 데이터이다. 여기에서는, 진원의 반경 길이를 100㎜로 가정하고 있다. 란(62)은, 상기 어긋남량에 기초하여 상술한 위치 전사를 행한 경우의 각 포인트의 보정 길이(중심(24)으로부터 전사 위치까지의 바의 길이)을 나타내고 있다. 이 보정 길이는, 어긋남량이 축소량(마이너스값)인 경우에는, 그 절대값이 진원의 반경 길이에 가산된 값으로 되고, 어긋남량이 신장량(플러스값)인 경우에는, 그 값이 진원의 반경 길이로부터 감산된 값으로 된다. 란(63)은, 진원을 1573 분할함으로써 결정되는 각 측정 포인트의 번호를 나타내고 있다. 란(64)은, 측정을 개시한 포인트로부터 임의의 포인트 n까지의 각도(°)를 나타내고 있다. 란(65)은, 그 각도를 라디안으로 변환한 값(θn)을 나타내고 있다. 란(66)은, 보정 후의 볼 바의 길이에 COS(θn)을 곱한 X축 방향의 길이를 나타내고 있으며, 란(67)은, 보정 후의 볼 바의 길이에 SIN(θn)을 곱한 Y축 방향의 길이를 나타내고 있다. 란(68)은, 인크리멘탈량으로의 변환량(X축)을 나타내고 있으며, 란(69)은, 인크리멘탈량으로의 변환량(Y축)을 나타내고 있다. 이들 인크리멘탈량으로의 변환량은, 각 포인트마다의 전사 후(보정 후)의 바 길이를 X축 성분 및 Y축 성분으로 변환하여 그 차분을 계산함으로써 구해진다. 이들 인크리멘탈량을 NC 명령 단위의 마이크론으로 사사오입함으로써, 란(70) 및 란(71)에 나타내는 NC 파트 프로그램 작성을 위한 인크리멘탈 이동량 ΔXn, ΔYn이 얻어진다.
도 5는 NC 파트 프로그램의 작성예를 설명하는 도면이다. 계측기(14)의 볼 바 시스템에 의해, 1573으로 분할한 각 측정 포인트에 대하여, 주축(51)의 움직임 에 대한 진원으로부터의 신장/축소의 어긋남량을 측정하고, 측정 데이터를 도 1의 PC(15) 내의 텍스트 파일에 축적한다. PC(15)는, 측정 데이터를 표 계산 소프트(15B)에 카피하여 연산 처리하여, 도 6의 란(70, 71)에 나타낸 X축, Y축의 각 인크리멘탈 이동량의 데이터(53)를 산출한다. 이 데이터(53)는 NC 파트 프로그램에 편입되고, 작성된 NC 파트 프로그램은, 메모리 카드 등의 전송 수단을 통하여, 도 1의 불휘발성 메모리(9)에 전송된다. PMC(11)로부터 기동이 걸리면, 블록 처리(55)에서, 불휘발성 메모리(9) 내의 NC 파트 프로그램(54)의 데이터를 CPU(1)가 1문자씩 판독하여 데이터 해석하고, 서보 앰프(12)에 보내는 데이터의 전처리를 실행한다. 그리고, CPU(1)는, 보간 처리(56)에서 일정 주기마다의 보간 데이터를 작성하고, 이 보간 데이터를 서보 앰프(12)에 보내어, 주축(51)의 X축 방향 및 Y축 방향의 움직임을 제어한다.
NC 파트 프로그램(54)에서는，G91(인크리멘탈 명령), G01(직선 보간), F1500(이송 속도)에 의해, 주축(51)의 X축 방향 및 Y축 방향의 움직임이 프로그램 되어 있다.
이와 같이, 제1 실시 형태에서는，계측기(14)에 볼 바를 이용하여, 주축의 가공 궤적(21)을 복수의 측정 포인트(본 예에서는 1573포인트)로 분할하고, 진원 의 중심(24)로부터 각 측정 포인트의 주축의 가공 궤적(21)까지의 길이를 측정하고, 이 측정값과 진원(20)의 반경 길이를 비교하여 각 측정 포인트에서의 진원(20)으로부터의 어긋남량 D1, D2를 연산한다. 그리고, 이 어긋남량 D1, D2를 진원(20)의 반경 방향으로 진원에 대하여 대칭으로 전사하여 전사 위치(28, 28A)를 구하고, 각 측정 포인트간의 전사 위치의 차분(보정 길이의 X축 성분의 차분 및 Y축 성분의 차분)으로부터 얻어지는 X축 인크리멘탈량 및 Y축 인크리멘탈량에 의해, 어긋남량 D1, D2를 보정하고 있다. 이 때문에, X축, Y축의 가공 위치, 가공 반경, 가공 이송 속도의 제약을 받지 않고, 진원의 가공을 행할 수 있다.
제1 실시 형태에 따르면, 공작 기계의 이송 속도 및 이송 방향의 변화에 수반하는 이송축 구동계의 탄성 변화에 기인하는 기계적 위치 오차나, 주축을 담지하는 슬라이드 등의 이동체의 롤링·피칭·요잉 동작에 기인하는 위치 오차의 영향을 받지 않고 진원 가공을 할 수 있다. 진원도를 좋게 하기 위해 NC의 보정 기능을 사용하여 파라미터 조정을 행하는 방법에서는, 적절한 파라미터값을 결정하는 것이 어렵지만, 본 실시 형태에 따르면, 이러한 문제점도 해소할 수 있다.
이상 설명한 예에서는, 어긋남량을 보정하기 위한 보정값으로서, X축 인크리멘탈량, Y축 인크리멘탈량을 NC 가공 프로그램에 편입하였지만, 보정값으로서, X축 앱솔루트값, Y축 앱솔루트값을 NC 가공 프로그램에 편입해도 된다. X축 앱솔루트 값, Y축 앱솔루트값은, 측정 스타트 위치의 앱솔루트 좌표에 X축, Y축 인크리멘탈량 ΣΔXn, ΣΔYn을 가산함으로써 구할 수 있다.
또한，이상의 설명에서는, 주축이 X축-Y축 평면에서 움직이는 경우를 예로 들었지만, 주축의 움직임은 X축-Y축 평면에 한하지 않고, 예를 들면 X축-Z축 평면에서의 움직임이어도 된다. 또한, 가공 정밀도를 올리기 위해서는, 측정 포인트를 늘리면 되는 것은 물론이며, 측정 포인트수는 진원의 요구 가공 정밀도에 의해 가변으로 되는 것도 물론이다.
[제2 실시 형태]
다음으로, 어긋남량을 측정하는 수단으로서 모방 프로브를 이용한 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 7은 제2 실시 형태의 하드웨어 구성도이다. 도 7에서는, 수치 제어 장치 CNC에 매크로 이그제큐터(17)가 설치되어 있고, 또한，계측기(14)의 출력이 PMC(11)에 공급되도록 되어 있다. 계측기(14)는 모방 프로브를 구비하고 있다.
제2 실시 형태에서의 어긋남량의 보정에 대하여, 도 8을 참조하여 설명한다. 도 3의 경우와 마찬가지로, 주축의 궤적(21)의 볼록 형상 부분(22)에 관하여, 위치(27)가 진원(20)에 대하여 반경 방향으로 D1만큼 어긋나 있고, 주축의 궤적(21)의 오목 형상 부분(23)에 관하여, 위치(27A)가 진원(20)에 대하여 반경 방향으로 D2만큼 어긋나 있다. 도 3에서 설명한 전사의 방법을 취하면, 볼록 형상 부분(22)의 위치(27)를 진원(20)에 대하여 대칭으로 전사한 위치는 참조 부호 28로 되고, 오목 형상 부분(23)의 위치(27A)를 진원(20)에 대하여 대칭으로 전사한 위치는 참조 부호 28A로 된다. 다른 측정 포인트에 대해서도, 마찬가지로 하여 전사 위치가 구해진다.
Xn, Yn은 진원(20)의 앱솔루트 좌표를 나타내고 있다. 각 측정 포인트 SP1∼SP4에 대하여, 진원의 앱솔루트 좌표 (Xn, Yn)에 기초하여, X축 어긋남량 XEn 및 Y축 어긋남량 YEn으로부터 전사 후의 앱솔루트 좌표 (XCn, YCn)을 구한다. 그리고, 각 측정 포인트간의 전사 후의 앱솔루트 좌표 (XCn, YCn)의 차분을 산출함으로써, X축, Y축의 인크리멘탈 이동량 (ΔXn, ΔYn)이 구해진다.
도 9는 제2 실시 형태의 플로우차트를 도시하고 있다. 블록(91)에서는, 모방 프로브(도시 생략)를 주축에 부착한다. 블록(92)에서는，G02/G03 프로그램에 따라서 NC 운전을 행한다. 상술한 바와 같이, G02는 시계 방향의 원호 운전 명령, G03은 반시계 방향의 원호 운전 명령이다. 블록(93)에서는, 수치 제어 장치는 PMC(11)를 통하여 일정 주기로 마스터링과 모방 프로브와의 어긋남(XEn,YEn)을 계측기(14)로부터 판독하여, 메모리(RAM(3) 또는 불휘발성 메모리(9))에 기억한다. 동시에, 그 때의 앱솔루트 좌표 (Xn, Yn)을 판독하여, 메모리(RAM(3) 또는 불휘발성 메모리(9))에 기억한다.
그 후, 반복 횟수 n이 샘플링 횟수 S(S=1573)에 도달할 때까지, 이하의 블록(94∼97)의 처리를 반복한다. 이 처리는 매크로 이그제큐터(17)가 행한다.
블록(94)에서는, 진원의 앱솔루트 좌표 Xn, Yn과, X축 어긋남량 XEn 및 Y축 어긋남량 YEn에 기초하여, 보정 후의 앱솔루트 좌표 XCn, YCn을 다음 식으로 계산한다.
XCn=Xn-XEn
YCn=Yn-YEn
블록(95)에서는, 보정 후의 앱솔루트 좌표로부터 X축, Y축의 인크리멘탈 이동량 ΔXn, ΔYn을 다음 식으로 계산한다.
ΔXn=XCn-XCn -1
ΔYn=YCn-YCn -1
블록(96)에서는，ΔXn 및 ΔYn으로부터 작성한 G01(직선 보간 프로그램)의 연속 블록의 NC 파트 프로그램을 작성한다.
이상과 같이 하여, 블록(94)으로부터 블록(96)까지의 처리를 반복하고, 판단(97)에서 반복 횟수 n이 샘플링 횟수 S에 도달하였다고 판정되면, 블록(98)에서 나타내는 바와 같이, 블록(96)에서 작성한 G01의 연속 블록의 NC 파트 프로그램에 따라서, 공작 기계(16)의 NC 운전을 행한다. 이에 의해, 서보 앰프(12)를 통하여 주축의 X축 방향과 Y축 방향의 움직임이 제어되어, 워크에 대한 진원 가공이 행해진다.
도 10은 제2 실시 형태에서의 NC 파트 프로그램의 작성예를 설명하는 도면이 다. 도 5의 경우와 마찬가지로, 블록(54)에서 나타내는 바와 같이 NC 파트 프로그램이 작성되고, PMC(11)로부터의 기동이 걸리면, 블록 처리(55)에서, 불휘발성 메모리(9) 내의 NC 파트 프로그램(54)의 데이터를 CPU(1)가 1문자씩 판독하여 데이터 해석하고, 서보 앰프(12)에 보내는 데이터의 전처리를 실행한다. 그리고, CPU(1)는, 보간 처리(56)에서 일정 주기마다의 보간 데이터를 작성하고, 이 보간 데이터를 서보 앰프(12)에 보내어, 주축(51)의 X축 방향 및 Y축 방향의 움직임을 제어한다.
이 제2 실시 형태와 같이, 계측기(14)에 모방 프로브를 이용한 경우에도, 주축의 가공 궤적(21)을 복수의 측정 포인트(본 예에서는 1573포인트)로 분할하고, 진원(20)의 중심으로부터 각 측정 포인트의 주축의 가공 궤적(21)까지의 길이를 측정하고, 이 측정값과 진원(20)의 반경 길이를 비교하여 각 측정 포인트에서의 진원(20)으로부터의 어긋남량 D1, D2를 연산한다. 그리고, 이 어긋남량 D1, D2를 진원(20)의 반경 방향으로 진원에 대하여 대칭으로 전사하여 전사 위치(28, 28A)를 구하고, 각 측정 포인트간의 전사 위치의 차분(X축 엡솔루트 좌표의 차분 및 Y축 앱솔루트 좌표의 차분)으로부터 얻어지는 X축 인크리멘탈량 및 Y축 인크리멘탈량에 의해, 어긋남량 D1, D2를 보정하고 있다. 이 때문에, X축, Y축의 가공 위치, 가공 반경, 가공 이송 속도의 제약을 받지 않고, 진원의 가공을 행할 수 있다.
이 제2 실시 형태에 의해서도, 공작 기계의 이송 속도 및 이송 방향의 변화에 수반하는 이송축 구동계의 탄성 변화에 기인하는 기계적 위치 오차나, 주축을 담지하는 슬라이드 등의 이동체의 롤링·피칭·요잉 동작에 기인하는 위치 오차의 영향을 받지 않고 진원 가공을 할 수 있다. 진원도를 좋게 하기 위해 NC의 보정 기능을 사용하여 파라미터 조정을 행하는 방법에서는, 적절한 파라미터값을 결정하는 것이 어렵지만, 본 실시 형태에 따르면, 이러한 문제점도 해소할 수 있다.
제2 실시 형태에서도, 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, X축 인크리멘탈량, Y축 인크리멘탈량 대신에, X축 앱솔루트값, Y축 앱솔루트값을 NC 가공 프로그램에 편입해도 된다. 또한, 주축의 움직임은 X축-Y축 평면에 한하지 않고, 예를 들면 X축-Z축 평면에서의 움직임이어도 되고, 주축 대신에 테이블이 움직이어도 된다. 제2 실시 형태의 경우에도, 가공 정밀도를 올리기 위해서는, 측정 포인트를 늘리면 되는 것은 물론이며, 측정 포인트수는 진원의 요구 가공 정밀도에 의해 가변으로 되는 것도 물론이다.

Claims (6)

  1. NC 가공 프로그램에 의해 주축의 움직임을 제어하는 NC 공작 기계에서 컨터링 가공에 의해 진원 가공을 행하는 방법에 있어서,
    워크의 가공 전에 주축의 가공 궤적을 복수의 측정 포인트로 분할하여, 진원의 중심으로부터 각 측정 포인트의 주축의 가공 궤적까지의 길이를 계측기에 의해 측정하고,
    상기 계측기의 측정값과 진원의 반경 길이를 비교하여, 각 측정 포인트에서의 주축의 가공 궤적의 진원으로부터의 어긋남량을 연산하고,
    상기 어긋남량이 음의 값인 경우 그 어긋남량의 절대값을 진원의 반경 길이에 가산하고, 상기 어긋남량이 양의 값인 경우 그 어긋남량을 진원의 반경 길이로부터 감산함으로써, 각 측정 포인트에서의 주축의 가공 궤적을 보정 하기 위한 보정값을 연산하고, 이 보정값을 상기 NC 가공 프로그램에 편입하고,
    상기 NC 가공 프로그램에 따라서 주축의 움직임을 제어함으로써 워크에 대응하여 진원 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 NC 공작 기계에서의 진원 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가공 궤적의 진원으로부터의 어긋남량을 진원의 반경 방향으로 진원에 대하여 대칭으로 전사하여 전사 위치를 구하고, 이 전사 위치의 위치 데이터에 기초하여 상기 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 진원 가공 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보정값은, 각 측정 포인트간의 전사 위치의 차분으로부터 얻어지는 각 좌표축마다의 인크리멘탈량, 또는, 각 측정 포인트에서의 전사 위치의 각 좌표축마다의 앱솔루트값인 것을 특징으로 하는 진원 가공 방법.
  4. NC 가공 프로그램에 의해 주축의 움직임을 제어하는 NC 공작 기계에서 컨터링 가공에 의해 진원 가공을 행하는 장치에 있어서,
    워크의 가공 전에 주축의 가공 궤적을 복수의 측정 포인트로 분할하고, 진원의 중심으로부터 각 측정 포인트의 주축의 가공 궤적까지의 길이를 측정하는 계측기와,
    상기 계측기의 측정값과 진원의 반경 길이를 비교하여, 각 측정 포인트에서의 주축의 가공 궤적의 진원으로부터의 어긋남량을 연산함과 함께, 상기 어긋남량이 음의 값인 경우 그 어긋남량의 절대값을 진원의 반경 길이에 가산하고, 상기 어긋남량이 양의 값인 경우 그 어긋남량을 진원의 반경 길이로부터 감산함으로써, 각 측정 포인트에서의 주축의 가공 궤적을 보정하기 위한 보정값을 연산하는 연산 수단과,
    상기 연산 수단에 의해 연산된 보정값이 편입된 NC 가공 프로그램에 따라서 주축의 움직임을 제어하는 제어 수단
    을 구비하고,
    상기 제어 수단에 의해 주축의 움직임을 제어함으로써, 워크에 대응하여 진원 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 NC 공작 기계에서의 진원 가공 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연산 수단은, 상기 가공 궤적의 진원으로부터의 어긋남량을 진원의 반경 방향으로 진원에 대하여 대칭으로 전사하여 전사 위치를 구하고, 이 전사 위치 의 위치 데이터에 기초하여 상기 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 진원 가공 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보정값은, 각 측정 포인트간의 전사 위치의 차분으로부터 얻어지는 각 좌표축마다의 인크리멘탈량, 또는, 각 측정 포인트에서의 전사 위치의 각 좌표축마다의 앱솔루트값인 것을 특징으로 하는 진원 가공 장치.
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