JPH08141883A - 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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JPH08141883A
JPH08141883A JP28849094A JP28849094A JPH08141883A JP H08141883 A JPH08141883 A JP H08141883A JP 28849094 A JP28849094 A JP 28849094A JP 28849094 A JP28849094 A JP 28849094A JP H08141883 A JPH08141883 A JP H08141883A
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JP
Japan
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machine tool
temperature
thermal displacement
workpiece
change
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JP28849094A
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English (en)
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Yasuaki Hayashi
保明 林
Norifumi Fukada
憲史 深田
Kosaku Shimizu
幸作 清水
Soichi Nouchi
宗一 野内
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Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • B24D3/285Reaction products obtained from aldehydes or ketones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/34Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties

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Abstract

(57)【要約】 【構成】工作機械にて被工作物を加工し、この加工中に
工作機械を構成する各部位の温度を検出するとともに、
この時加工された被工作物の寸法を測定する。これを数
回行い複数のデータを取る。このデータを基に温度の変
化と寸法の変化の関係から重回帰分析を使用して温度を
測定した各部位毎の相関関係値を求め、この相関関係値
が任意に選定した値より大きい部位を抽出する。次に、
この抽出された部位の温度変化と被工作物の寸法変化の
みで関係式を重回帰分析から求めて、この関係式に基づ
いて抽出した部位の温度変化量を測定し、寸法変化量を
求めて工作機械の工具の送り量を補正する。 【効果】熱変位によって被工作物の寸法に影響を与える
部位の選定を正確に行うことができるとともに、、正解
な寸法制度の補償を行うことができる

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加工中に発生する工作
機械の熱変位により、工作物の加工寸法が変化すること
を防止する工作機械の熱変位補正方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、工作機械の熱変位による工作物の
加工寸法への影響を考慮し、熱変位に応じて工作機械の
工具の送り量を補正して高精度な加工を行うようにする
試みが種々なされている。図6は、その1例を示したも
ので、10は研削加工機である。この研削加工機10に
はベッド12上に第1支持部材13と第2支持部材14
が設けられ、第1支持部材13には工作物Wを保持する
治具15が取付けられ、第2支持部材14には、治具1
5に対して進退する送りテーブル16が設けられてお
り、この送りテーブル16上に工具Tを取り付けた主軸
台17が設けられている。
【0003】そして、治具15に保持された工作物Wの
加工は送りテーブル16を進退制御することにより行わ
れる。また、第1支持部材13の側面には低熱膨張材で
作られた基準棒18の一端が固定され、この基準棒18
は他端は自由端として第2支持部材14に保持されてい
る。
【0004】さらに、第2支持部材には基準棒18の先
端と対向するように距離検出器19が取付けられてお
り、この基準棒18との間の距離を測定するようになっ
ている。これによって第1支持部材と第2支持部材の間
の距離が熱によって変位すると、基準棒18が移動して
基準棒18と距離検出器19との間の距離が変化する。
その変化量によって送りテーブル16の送り量を補正す
ることで、熱変位による加工誤差を防止していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のような熱変位の
補正を行う機構を取付ける場合には、工作機械のどの各
部位に取り付ければ熱変位の補正を効果的に行えるか正
確に選定する必要がある。しかしながら、従来ではこの
取付け位置を設計者の経験と勘から選定していたため、
実際にはあまり熱の影響のない部位に取付けてしまい、
正確な熱変位補正が行えなかったり、取り付ける必要の
ない部位にまで基準棒18と距離検出器19を取付けて
しまい、熱変位の補正を効果的に行える部位を選定する
のに多大な労力と時間が必要となる問題があった。
【0006】また、基準棒18の先端位置を距離検出器
19にて測定するのでは、加工時の切粉が付着すると正
確な距離測定が出来なくなり、現場等の環境条件のあま
りよくない場所では使用できなっかった。本発明は、上
述のような事情に鑑みなされたもので、基準棒18と距
離検出器19を使用して基準棒18の先端位置を測定す
る機構に代え、環境条件のあまりよくない場所でも使用
でき、その取付け位置も必要最少限ですむような熱変位
補正方法を提案するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は工作機械の複数
部位の温度と工作物の加工寸法を測定し、この測定した
複数部位の温度の変化と工作物の加工寸法の変化の相関
関係を重回帰分析により求め、この重回帰分析により得
られた相関関係値が所定値より高い工作機械の部位を選
択し、この選択された工作機械の部位の温度の変化と工
作物の加工寸法の変化の関係式を重回帰分析から求め、
この関係式から前記工作物の加工寸法を予測し、この予
測された加工物の加工寸法に基づいて前記工作機械の工
具の送り量を補正するようにしたものである。
【0008】
【作用】本発明の作用は、工作機械にて工作物を加工
し、この加工中に工作機械を構成する各部位の温度を検
出するとともに、この時加工された工作物の寸法を測定
する。これを数回行い複数のデータを取る。このデータ
を基に温度の変化と寸法の変化の関係から重回帰分析に
より温度を測定した各部位毎の相関関係値を求め、この
相関関係値が任意に選定した値より大きい部位を抽出す
る。
【0009】次に、この抽出された部位の温度変化と工
作物の寸法変化のみで関係式を重回帰分析から求めて、
この関係式に基づいて抽出した部位の温度変化量を測定
し、寸法変化量を求めて工作機械の工具の送り量を補正
する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を等速ジョイントの
ボール溝を加工機に適用した例について図面に基づいて
説明する。図1は、等速ジョイントを加工する研削盤の
平面図であり、20はベッドであり、このベッド20に
は治具テーブル21と、ベッド20上で移動可能に工具
テーブル22が載置されている。
【0011】治具テーブル21には工具テーブル22の
移動方向に対して直交する軸線Oにて軸承された揺動台
23が取付けられており、この揺動台23は工作物Wを
割出しモータ27によって工作物Wの軸線dを中心に回
転させ、加工位置に割り出せるようになっている。一
方、工具テーブル22には、この工具テーブル22の移
動方向と所定の角度で交差する方向に移動可能な主軸台
24が取付けられており、この主軸台24には主軸モー
タ25が取付けられている。
【0012】主軸台24の軸26の先端には工具である
砥石Gが装着されている。前記主軸台24は図2に示す
ように工作物Wの軸線に対して鉛直面内で所定角度で交
差しており、これによって主軸台24の移動により工作
物Wに切り込みが与えられる。また、ベッド20の周辺
には、主軸台24に装着された図略のクーラントノズル
にクーラントを供給するクーラント供給装置30と、ク
ーラントを回収するクーラント回収装置31および、研
削盤を制御する制御装置32が備えられている。
【0013】以上のような構成の研削盤において、熱変
位補正を行うための温度測定個所の選定手順について説
明する。この研削盤の主要構成部であるベッド20、治
具テーブル21、工具テーブル23揺動台23、主軸台
24、クーラント供給装置30およびクーラント回収装
置31のそれぞれに図3に示すような温度測定用の熱電
対34の測定部を埋め込み、この熱電対34と測定部位
の間にはシールワッシャ33にて先端の測定部にクーラ
ントが付着しないようにしてある。
【0014】このようにして工作物Wを加工したときの
図2に示す工作物Wの加工位置の寸法Lの変化と各部
位、ベッド20、治具テーブル21、工具テーブル23
揺動台23、主軸台24、クーラント供給装置30およ
びクーラント回収装置30の温度変化との関係は次の重
回帰式にて表される。
【0015】
【数1】 L=b0+b1・X1+b2・X2+... (1) で表される。ここで、X1,X2は研削盤の前記構成部
の温度変化にそれぞれ対応し、b0,b1,b2はそれ
ぞれ未知の回帰係数となる。この未知の回帰係数を求め
るとともに、ベッド20、治具テーブル21、工具テー
ブル22、揺動台23、主軸台24、クーラント供給装
置30およびクーラント回収装置30の内で前記寸法L
の変化に最も影響を与える部位を特定する寄与率Rを求
める。
【0016】この寄与率Rは、図4に示すように各構成
部の温度変化と寸法の変化を測定した測定テーブルの偏
差平方和・積和行列Sijは下記(2)式から求められ、
【0017】
【数2】
【0018】ここで、Xai,Xajを各構成部の温度変化
とし、X’を各構成部の測定結果の平均値とすると、各
構成部の温度変化と寸法Lの相関関係を示す相関係数r
は、
【0019】
【数3】
【0020】で示される。これから各構成部における相
関係数rを求めると、実験測定結果から揺動台23と主
軸台24の寄与率が高くなった。次にこの相関係数rの
高い揺動台23と主軸台24のみの温度変化のデータと
寸法Lの変化との重回帰式を求める。
【0021】(1)式の偏回帰係数b1,b2..は次
式にて求められる。
【0022】
【数4】
【0023】ここでdはXi とΔLの偏差積和のベクト
ルで次式にて表される。
【0024】
【数5】
【0025】さらに、(1)式の定数項b0は次式より
表される
【0026】
【数6】
【0027】これより下記(7)式の重回帰式が求まる
わけである。
【0028】
【数7】
【0029】この重回帰式を制御装置32に記憶させ、
寸法Lの変化ΔLを補正するのに主軸24による切り込
み量を工作物Wを加工する前に補正することで寸法精度
の補償を行うことができる。次にこの求められた重回帰
式を制御装置32に記憶させて主軸台24の送りを補正
するときの動作を図5のフローチャートで説明する。
【0030】このフローチャートは加工を開始する時に
実行されるもので、ステップ100において、揺動台2
3と主軸台24の温度X1とX2が測定される。次にス
テップ102にて揺動台23の測定温度X1と前回測定
された温度との差ΔX1が求められる。そして、スッテ
ップ104ではステップ102と同様に主軸台24の測
定温度X2と前回測定された温度との差ΔX2が求めら
れ、ステップ106に進む。
【0031】ステップ106に進むと既に(4)式およ
び(6)式にて求められた偏回帰係数b1,b2および
定数項b0が代入された式に入力され、熱変位補正量Δ
Lが演算される。そして、このΔLにて主軸台24の送
り量の補正をステップ108にて行い、処理を終了す
る。
【0032】なお、上記の実施例にて用いた各構成部に
埋め込んだ熱電対34は実際の加工時に必要のないもの
を取り外してもよいし、また、熱変位補正に必要な部位
の熱電対34からの測定データを取り込むようにしても
よい。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、工
作機械の各部位を温度を測定し、この各部位の温度変化
と工作物の加工寸法の変化を測定し、重回帰分析により
相関関係値を求め、この相関関係値が所定値より高い部
位を選定し、この相関関係値の高い部位の温度変化と工
作物の加工寸法の変化から重回帰式を求めるようにした
ので、熱変位によって工作物の寸法に影響を与える部位
の選定を正確に行うことができるとともに、正解な寸法
精度の補償を行うことができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明する研削盤の平面図であ
る。
【図2】本発明の実施例におえける加工状態を説明する
図である。
【図3】本実施例における温度測定を行う熱伝対の取付
け状態を示す図である。
【図4】本実施例における工作物と各部位の温度の関係
を示すデータ表である。
【図5】本実施例における熱変位の補正を説明するため
のフローチャートである。
【図6】従来における熱変位補正機構を備えた工作機械
の一例を示す図である。
【符号の説明】
20 ベッド 21 治具テーブル 22 工具テーブル 23 揺動台 24 主軸台 34 熱電対
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野内 宗一 愛知県刈谷市朝日町1丁目1番地 豊田工 機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械の複数部位の温度と工作物の加
    工寸法を測定し、この測定した複数部位の温度の変化と
    工作物の加工寸法の変化の相関関係を重回帰分析により
    求め、この重回帰分析により得られた相関関係値が所定
    値より高い工作機械の部位を選択し、この選択された工
    作機械の部位の温度の変化と工作物の加工寸法の変化の
    関係式を重回帰分析から求め、この関係式から前記工作
    物の加工寸法を予測し、この予測された工作物の加工寸
    法に基づいて前記工作機械の送り量を補正するようにし
    た工作機械の熱変位補正方法。
JP28849094A 1994-11-24 1994-11-24 工作機械の熱変位補正方法 Pending JPH08141883A (ja)

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Effective date: 20040406