JPH106182A - 加工方法及び加工装置 - Google Patents

加工方法及び加工装置

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Publication number
JPH106182A
JPH106182A JP8159972A JP15997296A JPH106182A JP H106182 A JPH106182 A JP H106182A JP 8159972 A JP8159972 A JP 8159972A JP 15997296 A JP15997296 A JP 15997296A JP H106182 A JPH106182 A JP H106182A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
workpiece
tool
processing
resistance
grinding
Prior art date
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Pending
Application number
JP8159972A
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English (en)
Inventor
Yasushi Yoshitomi
靖 吉富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP8159972A priority Critical patent/JPH106182A/ja
Publication of JPH106182A publication Critical patent/JPH106182A/ja
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  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】加工抵抗の変動を抑制することにより、加工を
効率的に進行させる。 【解決手段】本加工システムの制御系では、加工物Aを
保持したスピンドル4に取付けられた力センサ5の検出
した研削抵抗が、演算装置7にフィードバックされる。
そして、NC装置10は、演算装置7が算出した動作信
号に応じて、加工抵抗の変動が抑制されるように、加工
物Aの送り機構9の送り動力用のサーボモータ、即ち、
加工物Aに対する工具2の切り込み送り速度を制御す
る。更に、加工抵抗の僅かな変動が抑制されるように、
サーボ制御装置11が、演算装置7で算出された動作信
号に応じて、工具2が取り付けられたスピンドル3を回
転させるサーボモータ、即ち、工具2が取り付けられた
スピンドル3の回転速度をそれぞれ制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、精密機械加工に係
り、特に、加工精度に悪影響を及ぼす加工抵抗の変動を
抑制することによって精密加工を効率的に進行させる加
工装置及び加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】準静的要因(例えば、位置決め誤差等)に
起因する加工誤差の低下を未然に防止するため、超精密
機械加工においては、より高精度に設計された加工機械
や加工工具が使用される。しかし、このことのみでは、
現実の研削加工において、その他の外乱、例えば力学的
要因(加工物と工具との間に働く研削抵抗による工作機
械や加工物の変形等)に起因する加工誤差の低下を防止
することはできない。例えば、精密な機械加工により創
成された凸面形状であっても、その面形状を測定してみ
ると、図6に示すような加工誤差を含んでいることが判
明する場合が多い。そして、図6と図7とを比較するこ
とにより、このような加工誤差は、加工物の外周にかけ
ての工具の切り込み送り量の増加による研削抵抗の増加
に伴って増加していることが判る。
【0003】そこで、このような力学的要因等に起因す
る加工誤差を低減させるため、一般に、以下に示す2つ
の対策が取られている。
【0004】第一の対策としては、所定の加工が終了し
た後に、更に、形状測定装置等を用いて加工物の形状デ
ータを測定する検査工程と、検査工程で得られた形状デ
ータから算出した加工誤差を補正値とする加工データを
用いて加工物の形状を修正する修正加工工程とを導入す
ることにより、加工物の形状精度及び表面粗さを最終的
に所定のレベルにまで仕上げる方法が挙げられる。
【0005】また、第二の対策としては、稼働中の工作
機械の各部の変形量、例えば、工具又は加工物を保持す
るステージの移動に伴う変形量(真直度の変化量等)を測
定し、このデータに基づいて、加工物に対する工具の相
対的な送り運動をNC制御する方法が挙げられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記第一の
対策を採った場合には、新たに導入された測定工程と修
正加工工程とに時間を余計に費やさなければならなくな
るため、それだけ加工効率が低下するという問題が生じ
る。
【0007】一方、上記第二の対策を採った場合には、
加工物に対する相対的な工具の位置を微調節するため、
高価な微動機構等を工作機械に新たに搭載する必要があ
る。即ち、加工システムのコストが増加するという問題
が生じる。
【0008】そこで、本発明は、加工抵抗を変動させる
ことなく加工を効率的に進行させることができる加工方
法を提供することを一つの目的とする。また、こうした
加工方法による加工を実現する加工装置を安価に提供す
ることを一つの目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、少なくとも加工物と工具の内の何れか一
方に回転させながら前記工具を前記加工物に切り込ませ
ることにより前記工具で前記加工物を加工する加工方法
であって、加工中に前記加工物と前記工具との間に働く
加工抵抗を逐次測定する測定ステップと、与えられた前
記加工抵抗の目標値と、前記測定ステップで測定された
前記加工物と前記工具との間に働く加工抵抗との差分に
応じて、前記工具が前記加工物に切り込む切り込み送り
運動の送り速度を制御する制御ステップとを含むことを
特徴とする加工方法を提供する。
【0010】また、本加工方法を実現する装置として、
少なくとも加工物と工具の内の何れか一方を回転させな
がら前記工具を前記加工物に切り込ませることにより前
記工具で前記加工物を加工する加工装置であって、加工
中に前記加工物と前記工具との間に働く加工抵抗を逐次
測定する測定手段と、与えられた前記加工抵抗の目標値
と前記測定手段が測定した前記加工物と前記工具との間
に働く加工抵抗との差分に応じて、前記工具が前記加工
物に切り込む切り込み送り運動の送り速度を制御する制
御手段を備えることを特徴とする加工装置を提供する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の形態を研削装置に適用した場合
について説明する。
【0012】本実施の形態で使用する研削装置は、図1
及び図2に示すように、通常のNC研削盤と同様に、工
具(例えば、研削砥石等)2が取付けられたスピンドル3
をX軸方向に送る送り機構8と、加工物Aを保持したス
ピンドル4をY軸方向に送る送り機構9と、工具2が取
り付けられたスピンドル3を回転させるサーボモータ
(不図示)と、加工物Aを保持したスピンドル4を回転さ
せるサーボモータ(不図示)と、各送り機構8,9の送り
動力用のサーボモータを制御するNC装置10と、工具
2が取り付けられたスピンドル3と加工物Aを保持した
スピンドル4を回転させる各サーボモータを制御するサ
ーボ駆動装置11とを備えている。即ち、工具2が所定
の工具軌跡に沿って移動するように、加工物Aに対する
工具2の相対位置がNC装置10によって数値制御され
ており、且つ、加工物Aと工具2とが安定して回転する
ように、工具2が取り付けられたスピンドル3の回転速
度と加工物Aを保持したスピンドル4の回転速度が駆動
装置11によって制御されている。
【0013】ところで、通常、研削加工においては、加
工物Aに対する工具2の切り込み送り速度と、加工物A
の回転数(即ち、加工物Aを保持したスピンドル4の回
転速度)の増加に伴って、加工物Aと工具2との間に働
く研削抵抗が増加することが知られている(図3及び図
4参照)。そこで、本研削装置は、上記構成に加えて、
更に、加工物Aと工具2との間に働く研削抵抗の変動が
抑制されるように、加工物Aと工具2との間に働いてい
る研削抵抗をフィードバックし、加工物Aに対する工具
2の切り込み送り速度と加工物Aを保持したスピンドル
4の回転速度を制御する構成を備えている。即ち、加工
物Aを保持したスピンドル3に、加工物Aと工具2との
間に働く研削抵抗を測定する力センサ5(例えば、ひず
みゲージ等)が取り付けられており、後段の調節部12
には、力センサ5の出力信号aが主フィードバック信号
としてフィードバックされるようになっている。そし
て、調節部12は、力センサ5からフィードバックされ
た主フィードバック信号aを増幅するアンプ6と、基準
入力信号bとして与えられる研削抵抗の目標値とアンプ
6で増幅された主フィードバック信号aとの差分信号
(a−b)を算出する駆動増幅回路7とから構成されてお
り、後段のNC装置10と駆動装置11とには、それぞ
れ、前記差分信号(a−b)が動作信号として与えられる
ようになっている。本実施の形態では、研削抵抗の目標
値を一定値としているが、必ずしも、このようにする必
要はない。例えば、より複雑な形状の加工物Aを研削す
る場合等には、研削抵抗の目標値を、加工物Aの曲率に
応じて変化する値とした方が都合がよい。その結果、N
C装置10は、与えられた動作信号(a−b)を適当な電
流に変換した後、適当に増幅してから、加工物Aを保持
したスピンドル4をY軸方向に送る送り機構9の送り動
力用のサーボモータに供給する。つまり、送り機構9の
送り動力用のサーボモータには、目標値に対する研削抵
抗の偏差を小さくするような電流が供給される。一方、
駆動装置11は、与えられた動作信号(a−b)を適当な
電流に変換した後、適当に増幅してから、加工物Aを保
持したスピンドル4を回転させるサーボモータに供給す
る。つまり、加工物Aを保持したスピンドル4を回転さ
せるサーボモータには、目標値に対する研削抵抗の偏差
を小さくするような電流が供給される。
【0014】尚、本実施の形態では、加工物Aを保持し
たスピンドル4の回転速度と、加工物Aに対する工具2
の切り込み送り速度を共に制御しているが、必ずしも、
このように両方を制御する必要はない。例えば、うねり
や表面粗さが最重視されるような場合等、加工物Aを保
持したスピンドル4の回転速度のみを制御した方がよい
場合もある。その場合には、工具2が取り付けられたス
ピンドル3の回転速度も合わせて制御すると一層効果的
である。また、各サーボモータに供給される電流値を制
御する電流制御マイナーループ等を更に設ければ、系の
安定性と応答性の向上を図ることも可能である。また、
各サーボモータの回転速度の制御は、必ずしも、電流制
御方式にである必要はなく、例えば、電圧制御方式であ
っても構わない。
【0015】このようなフィードバック制御系を適用す
れば、加工精度に悪影響を及ぼす加工抵抗の変動を抑制
することができるので、結果として、加工精度の向上と
いう効果を得ることができる。尚、こうした効果は、本
研削装置により創成された凸面形状の結果(図5参照)
と、従来の研削装置により創成された凸面形状の測定結
果(図6参照)とを比較により立証することができる。
【0016】以上で、本発明に係る実施の形態を研削装
置に適用した場合についての説明を終わる。尚、本発明
に係る実施の形態を研削装置以外の工作機械(例えば、
研磨装置等)に適用した場合であっても、加工精度の向
上という効果を充分得ることができる。
【0017】
【発明の効果】本発明に係る加工方法及び加工装置によ
れば、加工精度に悪影響を及ぼす加工抵抗の変動を抑制
することができる。従って、修正加工を更に施す必要が
ない程度に良好な加工面を創成することができる。ま
た、本加工方法による加工を実現するためには、既存の
加工装置が備えない構成(例えば、従来技術の欄で説明
したような微動機構等)を必要としない。従って、既存
の加工装置の構成をそのまま援用することができるの
で、本加工装置を作成するに際して、新たな投資を行う
必要は生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る研削装置の制御系の
基本構成を示した図である。
【図2】加工物Aの運動と工具2の運動を説明するため
の図である。
【図3】加工物Aに対する工具2の切り込み送り速度
と、研削抵抗との関係を示した図である。
【図4】加工物Aの回転数と、研削抵抗との関係を示し
た図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る研削装置で創成した
凸面形状の形状精度を示した図である。
【図6】従来の研削装置で創成した凸面形状の形状精度
を示した図である。
【図7】従来の研削装置で凸面形状を創成した場合にお
ける研削抵抗の変動を示した図である。
【符号の説明】
2…工具 3…スピンドル 4…スピンドル 5…力センサ 6…アンプ 7…駆動増幅回路 8…送り機構 9…送り機構 10…NC装置 11…サーボ駆動装置 12…調節部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも加工物と工具の内の何れか一方
    を回転させながら前記工具を前記加工物に切り込ませる
    ことにより前記工具で前記加工物を加工する加工装置で
    あって、 加工中に前記加工物と前記工具との間に働く加工抵抗を
    逐次測定する測定手段と、 与えられた前記加工抵抗の目標値と前記測定手段が測定
    した前記加工物と前記工具との間に働く加工抵抗との差
    分に応じて、前記工具の前記加工物に対する相対的な運
    動の送り速度を制御する制御手段を備えることを特徴と
    する加工装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の加工装置であって、 前記制御手段は、前記工具の前記加工物に対する相対的
    な運動の送り速度と共に、前記少なくとも加工物と工具
    の内の何れか一方が回転する回転速度を制御することを
    特徴とすることを備えることを特徴とする加工装置。
  3. 【請求項3】請求項1または2記載の研削装置であっ
    て、 前記制御手段に与えられる前記研削抵抗の目標値は、前
    記加工物の表面の目標形状に応じて定まる値であること
    を特徴とする研削装置。
  4. 【請求項4】少なくとも加工物と工具の内の何れか一方
    に回転させながら前記工具を前記加工物に切り込ませ前
    記加工物に対して前記工具を相対的に送ることにより前
    記工具で前記加工物を加工する加工方法であって、 加工中に前記加工物と前記工具との間に働く加工抵抗を
    逐次測定する測定ステップと、 与えられた前記加工抵抗の目標値と、前記測定ステップ
    で測定された前記加工物と前記工具との間に働く加工抵
    抗との差分に応じて、前記工具の前記加工物に対する相
    対的な運動の送り速度を制御する制御ステップとを含む
    ことを特徴とする加工方法。
  5. 【請求項5】請求項4記載の加工方法であって、 前記制御ステップにおいて、前記工具の前記加工物に対
    する相対的な運動の送り速度と共に、前記少なくとも前
    記加工物と前記工具の内の何れか一方が回転する回転速
    度を制御することを特徴とする加工方法。
JP8159972A 1996-06-20 1996-06-20 加工方法及び加工装置 Pending JPH106182A (ja)

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JP8159972A JPH106182A (ja) 1996-06-20 1996-06-20 加工方法及び加工装置

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ID=15705204

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001054863A (ja) * 1999-07-05 2001-02-27 Sirona Dental Systems Gmbh 医学的な適合体を形成するための方法
JP2008290185A (ja) * 2007-05-24 2008-12-04 Jfe Steel Kk 形鋼の耳状突起物除去方法
JP2010094795A (ja) * 2008-10-20 2010-04-30 Olympus Corp 加工装置および加工制御装置ならびに加工制御方法、加工制御プログラム
JP2019509908A (ja) * 2016-11-18 2019-04-11 ツン ヒン オートメーション インベストメント リミテッド 研磨工程において圧力を検出、制御、自動的に補償する方法

Cited By (4)

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JP2008290185A (ja) * 2007-05-24 2008-12-04 Jfe Steel Kk 形鋼の耳状突起物除去方法
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