JPS61230841A - 数値制御工作機械の工具の軌跡修正方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は例えば旋盤、マシニングセンタなどの工作機械
において、軸対称な自由Ｓ面を有する被加工物を高精度
に加工する数値制御工作機械の軌跡修正方法に関するも
のである。

（発明の背景ｊ 被加工物の形状精度を高精度に仕上ける目的で、工具軌
跡を修正する方法として、例えば特開昭５８−４５８４
６号公報に記載されている。その方法＃：ｌ：、第１次
加工を行った被加工物の加工面の自由曲面形状を機上計
測し、該計測値と基準位置との誤差を前記第１次加工の
制御指令（円弧および直線補間指令）毎に誤差分配して
第２次仕上げ時の工具軌跡を修正する様にしている。

この方？＆による場合は、自由ａｒｊｊＪ用工具軌跡を
円弧補間および直線補間群の制御指令で作成する場合、
前記補間単位の座標間隔はミリオーダとなシ、前記制御
指令および補正マツプ等Ｉ／ｃ要するメモリは大幅に節
約できるが、補正量の大きさによってはＩａｌ）合った
補間指令間に微小な段差が生じやすく、この様な微小な
段差を理想面としない光学部品の補正加工には使用でき
なりという欠点を有する。

〔発明の目的」 本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、滑らか
な工具軌跡を作成して高精度な加工形状精度を達成し、
かつ自動化を考慮した数値制御加工機の工具の軌跡修正
方法を提供することにある。

〔発明の概要） 即ち本発明は、第１次加工後の加工形状精度を機上計測
し、該計測結果よシ加工機の設定条件忙起因する形状誤
差と補正制御によ）対処すべき誤差とに区別し、このう
ち補正制御によ夕対処すべき誤差に基づいて重解析学法
などの演算処理により新しく自由曲面係数を求め、該自
由曲面係数による自由曲面関数に基づいて工具軌跡を作
成し、最終仕上げ加工を行ようにしたものであって、被
加工物の加工形状を微小変位計で測定し、被加工物の自
由曲面係数、被加工物の加工条件、微小変位計の測定条
件をキーボードにより指令し、この指令により制御指令
を作成すると共に微小変位計により測定した被加工物の
形状誤差の測定値により上記キーボードで設定された条
件を修正して加工条件に起因する誤差を解除した後の被
加工物の自由曲面係数を求め、この自由曲面係数により
定まる被加工物の自由＃面関数に基づいて、工具の軌跡
を修正するための制御指令を作成することを特徴とする
。

〔発明の実施例」 以下本発明の一実施例について詳細に説明する。

第１図は、工作機械として旋盤を例にして示したもので
ある。

ｆＸ１図において、工具１と、該工具１１１！−ｘ軸方
向に適切な間隔をもちかつ被加工物２と接する心高方向
の位置が前記工具１と同じ位置にある接触１１ｔりるｂ
は非接触屋の微小変位計３とが、工具台４に固定されて
いる。更に該工具台４は、テーブル駆動モータ５ａ、５
ｂＫよってそれぞれｚ、ｘ軸方向忙移動せしめられるＸ
ｚテーブル６の上面に固定されている。該ｘｚテーブル
６は加工機本体７に設置されている。また、加工機本体
７には、その細心が２軸と平行になるように被加工物２
がチャック８１Ｃ取付けられている。

なお、本例の前記微小変位計５からの出力信号は増幅回
路９で増幅され、更にＡ／Ｄ変換回路１０でデジタル信
号に変換されるようになっている。

他方、前記テーブル駆動モータ５ａ、５ｂおよびスピン
ドル駆動モータ５ｃを駆動制御して、前記工具１および
微小変位計３の軌跡制御を行うための数値制御装置１ｔ
１１が設置されて込る。該数値制御装置１１１は、被加
工物断面の自由曲面係数、加工葦たは測定時の条件等を
指令および確認するためのキーボード１２およびＣＲ’
ｌ’外部表示器１３と、該キーボード１２よｐ指令され
た値に基づき加工時の工具１または測定時の微小変位計
３の軌跡制御指令を作成し、出力するとともに前記微小
変位計３からの計測値より加工形状誤差算出処理および
自由曲面係数算出処理を行う演算処理部１４と、該演算
処理部１４から出力された制御指令に基づいて前記ＸＺ
テーブル６および先端に被加工物２を具備したスピンド
ル（図示せず）を駆動せしめる夫々の駆動モータ５ａ、
５ｂ、５ａを駆動制御するための制御部１５と、該制御
部１５からの出力信号を前記駆動モータ５ａ〜５０の駆
動信号に変換、増幅する丸めのアンプ部１６ａ〜１６ｃ
と、前記Ａ／Ｄ変換回路１０から出力される検出値情報
を入力し、結果全前記演算処理部１４へ出力するための
データ入力部１７とから成っている。

次に、第２図によｐ本実施例の動作について説明する。

今、予め前工程においである程度の形状精度まで既に粗
加工された被加工物２をチャック８に取付けた後、キー
ボード１２よシ前記被加工物断面の自由曲面係数および
加工または測定条件等を入力しくＩ）、制御開始指令を
与えると、数値制御装置１１は制御状態を判断しくＩｒ
）、もし加工状態である場合は（Ｉ）で入力した加工用
諸条件よシ加工用制御指令すなわち工具の軌跡情報を作
成しく１）、該加工用制御指令に基ついて加工制御を行
う（ＩＴ）この場合、加工用工具経路は被加工物２の回
転軸心より半径分の範囲である。

また制御状態が機上計測状態である場合は（１）で入力
した計測用制御指令すなわち微小変位計３の軌跡情報を
作成しくＶ）、該計測用制御指令に基づいて計測制御を
行いながら前記微変位計３より被加工物２の加工面の断
面形状を検出する手段すなわち機上計測を行う（Ｖｌ）
。この機上計測は計測時間を短縮する目的から対象とす
る被加工物２の直径に渡っての範囲を適当に分□割して
ポイント計測するのが望しく、この所定回数だけ機上計
測を繰返す（■）。所望の機上計測を終えたら、計測値
から被加工物２０回転軸に対する測定原点のずれや加工
原点ずれなどの加工機設定条件釦起因する形状誤差を算
出しく■）、該形状誤差を前記計測値よ勺排除しくｆｆ
）、排除後の形状誤差が公差内か否かを判断しくＸ）、
もし公差外の場合は、前記形状誤差をＸＺ座標系の魚群
情報に展開し、該魚群情報よ）重回帰分析手法−より自
由曲面関数の係数を算出しく１）、該自ＦｉＪ曲面係数
を更新しｒＷ）、最終仕上げ加工状態におりて、前記更
新後つ自由曲面係数を用−て加工用制御指令を作成する
（１）。

なお、ここで説明した自由曲面関数を Ｚ　＝　ａ（１＋ａｌχ＋ａ２ｘ２＋ａ５χ３＋−一〜
＋ａｎｘ’＝　ａ０＋ｆ；　ａｌ　Ｘ” ｗａＪ で建議すれば、ａＯ＋ａｌｓａ２−〜−９ａｎが自由曲
面であ〕、これらは一般的な数学手法である重回帰分析
手法によ）求めることができる。

上記した様に、本実施例によれば、被加工物の直径に渡
りて計測した形状計測値から加工機設定条件に起因する
非対称性誤差を排除し、＃＃を後の加工形状に基づいて
自由曲面係数を算出し、この算出した自由曲面係数８の
定まる自由曲面関数から最終仕上げ加工時の工具軌跡す
なわち制御指令を作成し、加工制御するようにし九九め
、滑らかで高精度な加工が達成できる。

以上説明した様に、本発明によれば、制御指令作成機能
を有する数値制御装置を備えた加工機で高精度な加工形
状精度が要求される自由曲凹所面形状をした被加工物を
加工するに当少、形状検出手段よシ得た計測値から被加
工物の回転軸心に対する測定原点ずれや加工原点ずれな
どの加工機設定条件に起因する形状誤差を排除した後の
加工形状よ勺重回帰分析手法の数学的手法〈よシ自由曲
面係数を算出し、この自由面係ａを代入した自由曲面関
数に基づいて工具の軌跡を修正した制御指令を作成する
ようにした丸め、高精度でかつ滑らかな加工面を得るこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の一実施例であシ、工作機
械として旋盤を例に示したブロック線図である。第２図
は、数値制御装置の工具修正方法の処理を示すフローチ
ャートである。 １・・・工具、２・・・被加工物、３・・・微小変位計
、９・・・増幅回路、１０・・・Ａ／Ｄ変換回路、１１
・・・数値制御装置、１２・・・キーボード、１４・・
・演算処理部、１５・・・制御部、１７・・・データ入
力部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも回転軸対称な面の一部を加工面として有する
   被加工物を加工するための工作機械であって、被加工物
   か工具のどちらか一方を回転して加工する工作機械にお
   いて、上記被加工物の加工形状を微小変位計で測定し、
   被加工物の自由曲面係数、被加工物の加工条件、微小変
   位計の測定条件をキーボードにより指令し、この指令に
   より制御指令を作成すると共に微小変位計により測定し
   た被加工物の形状誤差の測定値により上記キーボードで
   設定された条件を修正して加工条件に起因する誤差を排
   除した後の被加工物の自由曲面係数を求め、この自由曲
   面係数により定まる被加工物の自由曲面関数に基づいて
   工具の軌跡を修正するための制御指令を作成することを
   特徴とする数値制御工作機械の工具の軌跡修正方法。