特開 2021-168043 加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-168043(P2021-168043A)

(43)【公開日】2021年10月21日

(54)【発明の名称】加工方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/404 20060101AFI20210924BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20210924BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20210924BHJP

【ＦＩ】

   G05B19/404 G

   B23Q17/00 Z

   B23Q17/22 A

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2020-71116(P2020-71116)

(22)【出願日】2020年4月10日

(71)【出願人】

【識別番号】000154990

【氏名又は名称】株式会社牧野フライス製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】河邊 智洋

【テーマコード（参考）】

3C029

3C269

【Ｆターム（参考）】

3C029AA01

3C029EE02

3C269AB05

3C269AB31

3C269BB03

3C269CC02

3C269CC15

3C269EF10

3C269GG01

3C269JJ10

3C269JJ18

3C269QD02

3C269QE05

3C269QE08

3C269QE10

3C269QE13

3C269QE15

3C269QE17

3C269QE22

3C269QE26

(57)【要約】

【課題】回転送り軸の回転軸線が、位置誤差や傾斜誤差、振れ誤差を有していても、高精度にワークを加工可能とすること。
【解決手段】直動送り軸と、回転送り軸とを有した工作機械１１で主軸２５に取り付けた回転工具Ｔと回転テーブル３５に固定したワークＷとを相対的に移動して加工を行う加工方法において、回転テーブル上に試験用ワーク１を固定し、試験用ワークを複数の姿勢に位置決めして、ワークの本加工時に用いる回転工具２で試験用ワークの表面の所定部分を加工し、試験用ワークの加工した各表面部分を測定し、測定した結果に基づいて、回転送り軸の誤差を機械座標系に対する回転テーブルの回転中心の位置情報および回転工具の工具長の補正量で補正するようにした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直動送り軸と、回転送り軸とを有した工作機械で、主軸に取り付けた回転工具と回転テーブルに固定したワークとを相対的に移動して加工を行う加工方法において、
前記回転テーブル上に試験用ワークを固定し、
前記試験用ワークを複数の姿勢に位置決めして、ワークの本加工時に用いる回転工具で前記試験用ワークの表面の所定部分を加工し、
前記試験用ワークの加工した各表面部分を測定し、
前記測定した結果に基づいて、前記回転送り軸の誤差を機械座標系に対する前記回転テーブルの回転中心の位置情報および前記回転工具の工具長の補正量で補正し、
前記ワークを加工することを特徴とした加工方法。

【請求項2】

前記工作機械は、直交３軸の直線送り軸と、該直交３軸の１つに平行な軸線周りの回転送り軸と、該回転送り軸の軸線と異なる軸線周りの回転送り軸とを有し、
前記試験用ワークは直方体形状を有しており、前記試験用ワークの表面の加工すべき所定部は、該試験用ワークの１つの表面を前記直交３軸の１つに対して垂直に向けたときに、前記回転工具の先端に対面する表面に２つの部分と、該表面に接続する４つの側面の各々に２つの部分とを含む請求項１に記載の加工方法。

【請求項3】

前記回転工具に対面する表面の２つの加工すべき表面部分の一方を前記回転工具の先端で加工し、他方を前記回転工具の側面で加工する請求項２に記載の加工方法。

【請求項4】

前記回転工具に対面する表面に接続する４つの側面の各々の２つの加工すべき表面部分の一方を前記回転工具の先端で加工し、他方を前記回転工具の側面で加工する請求項３に記載の加工方法。

【請求項5】

前記回転工具はボールエンドミルである請求項１〜４の何れか１項に記載の加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直交３軸の直線送り軸に加えて、回転送り軸を有した工作機械による加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば５軸のマシニングセンタのような回転送り軸を有した工作機械では、回転送り軸の回転軸線の位置誤差等により高精度に加工することができない。特許文献１には、こうした工作機械の回転送り軸の回転軸線の位置誤差や傾斜誤差を演算する方法が記載されている。

【0003】

特許文献１に記載の方法では、ワークテーブルを主軸に対して相対回転させて少なくとも回転角度の異なる３箇所の測定位置に位置決めし、ワークテーブル上に配設された基準球の中心位置を主軸に装着したタッチセンサにより測定し、それぞれの測定位置において測定された基準球の中心位置に基づき、回転軸の方向ベクトルを算出して、回転軸の基準方向ベクトルに対する実際の方向ベクトルの傾き誤差を算出するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−０６１８３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の方法では、クーラントや主軸を停止する等、実際の加工とは異なる条件、環境下で測定を行っているので、測定結果を反映させて加工したときに、実際の加工精度がどうなるのか分からないまま実際の加工（本加工）をすることになる。

【0006】

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、回転送り軸の回転軸線が、位置誤差や傾斜誤差、振れ誤差を有していても、高精度にワークを加工できる加工方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述の目的を達成するために、本発明によれば、直動送り軸と、回転送り軸とを有した工作機械で、主軸に取り付けた回転工具と回転テーブルに固定したワークとを相対的に移動して加工を行う加工方法において、前記回転テーブル上に試験用ワークを固定し、前記試験用ワークを複数の姿勢に位置決めして、ワークの本加工時に用いる回転工具で前記試験用ワークの表面の所定部分を加工し、前記試験用ワークの加工した各表面部分を測定し、前記測定した結果に基づいて、前記回転送り軸の誤差を機械座標系に対する前記回転テーブルの回転中心の位置情報および前記回転工具の工具長の補正量で補正し、前記ワークを加工するようにした加工方法が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、試験用ワークの所定の表面部分を、実際の加工（本加工）と同じ条件、環境下で本加工の前に加工し、該表面部分を測定して、回転軸の中心を求める、それに基づいて補正量を演算により求めることにより、回転送り軸の回転軸線が、位置誤差や傾斜誤差、振れ誤差を有していても、高精度にワークを加工可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明を適用する工作機械の斜視図である。

【図2】図１の工作機械のベッド、移動体および主軸ヘッドの部分の概略側面図である。

【図3】図１の工作機械の回転テーブルの斜視図である。

【図4】図１の状態からＢ軸方向に１８０°回転させた回転テーブルの斜視図である。

【図5】本発明の実施形態による工作機械の制御装置のブロック図である。

【図6】試験用ワークの加工を説明するための斜視図である。

【図7】試験用ワークの加工を説明するための斜視図である。

【図8】試験用ワークの加工を説明するための斜視図である。

【図9】試験用ワークの加工を説明するための斜視図である。

【図10】試験用ワークの加工面の測定を説明するための斜視図である。

【図11】試験用ワークの加工面の測定を説明するための斜視図である。

【図12】測定結果から補正量を求めるための各パラメータを説明するための斜視図である。

【図13】試験用ワークの加工パラメータを入力する入力画面の略図である。

【図14】試験用ワークを加工するための工具パラメータおよび加工条件パラメータを入力する入力画面の略図である。

【図15】補正量の演算結果を表示する補正量表示画面の略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
まず、図１、２を参照して、本発明適用する工作機械の一例を説明する。
図１、２において、工作機械１１は、基台となるベッド１３と、ベッド１３の上面に立設されたコラム１５とを備える。ベッド１３の上面には、移動体２７が配置されている。移動体２７は、傾斜旋回台２８を介してワークＷを回転させる回転テーブル３５を支持している。回転テーブル３５は、ワークＷを固定するワーク取付面３５ａを有している。

【0011】

コラム１５の前面には、サドル１７が配置されている。さらに、サドル１７の前面には、主軸ヘッド２１が配置されている。主軸ヘッド２１には主軸２５が取り付けられている。主軸２５には、ワークＷを加工する回転工具Ｔが取り付けられる。回転工具Ｔは、主軸２５と共に回転しながらワークＷを加工する。

【0012】

本実施の形態における工作機械１１は、回転工具ＴとワークＷとの相対位置を変更する移動装置を備えている。本実施の形態においては、工作機械における所定の位置を原点とした機械座標系が設定されている。機械座標系について互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が予め定められている。工作機械の設計時において、主軸２５の軸線が延びる方向（図１において上下方向）をＺ軸と称する。また、移動体２７が移動する水平方向に延びる軸をＹ軸と称する。また、サドル１７が移動する水平方向、すなわちＺ軸およびＹ軸に垂直な方向に延びる軸をＸ軸と称する。

【0013】

移動装置は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に回転工具ＴとワークＷとを相対的に移動させることができる。さらに、移動装置は、傾斜旋回台２８の軸線５２の周りのＢ軸方向および回転テーブル３５の軸線５３の周りのＣ軸方向に、回転工具Ｔに対してワークＷを相対的に回転移動させることができる。

【0014】

移動装置は、ワークＷに対して回転工具ＴをＸ軸方向に相対移動させるＸ軸移動装置を含む。Ｘ軸移動装置は、コラム１５の前面に形成されている一対のＸ軸レール１９ａ、１９ｂを含む。サドル１７は、Ｘ軸レール１９ａ、１９ｂに沿って往復移動が可能に形成されている。Ｘ軸移動装置は、ボールねじ機構によりサドル１７を移動する。Ｘ軸移動装置は、ボールねじ機構のねじ軸を回転させるＸ軸サーボモータ２０を含む。Ｘ軸移動装置は、Ｘ軸サーボモータ２０を駆動することにより、サドル１７を移動させる。主軸ヘッド２１および回転工具Ｔは、サドル１７と共にＸ軸方向に移動する。

【0015】

移動装置は、ワークＷに対して回転工具ＴをＺ軸方向に相対移動させるＺ軸移動装置を含む。Ｚ軸移動装置は、サドル１７の前面に形成されている一対のＺ軸レール２３ａ、２３ｂを含む。主軸ヘッド２１は、Ｚ軸レール２３ａ、２３ｂに沿って往復移動が可能に形成されている。Ｚ軸移動装置は、ボールねじ機構により主軸ヘッド２１を移動する。Ｚ軸移動装置は、ボールねじ機構のねじ軸を回転させるＺ軸サーボモータ２４を含む。Ｚ軸移動装置は、Ｚ軸サーボモータ２４を駆動することにより、主軸ヘッド２１を移動させる。回転工具Ｔは、主軸ヘッド２１と共にＺ軸方向に移動する。更に、主軸ヘッド２１の内部には、主軸２５を軸線周りに回転する駆動モータが配置されている。

【0016】

図３に、本実施の形態の形態におけるＹ軸移動装置の概略斜視図を示す。図１から図３を参照して、移動装置は、ワークＷに対して回転工具ＴをＹ軸方向に相対移動させるＹ軸移動装置を含む。Ｙ軸移動装置は、ベッド１３の上面に配置されている一対のＹ軸レール２９ａ、２９ｂを含む。移動体２７は、Ｙ軸レール２９ａ、２９ｂに沿って往復移動が可能に形成されている。コラム１５には、移動体２７がＹ軸方向に移動可能なように空洞部１５ａが形成されている。

【0017】

Ｙ軸移動装置は、ボールねじ機構３０により移動体２７を移動させる。Ｙ軸移動装置は、ボールねじ機構のねじ軸を回転させるＹ軸サーボモータ３２を含む。Ｙ軸移動装置は、Ｙ軸サーボモータ３２を駆動することにより、移動体２７を移動させる。傾斜旋回台２８および回転テーブル３５は、移動体２７と共にＹ軸方向に移動する。

【0018】

移動装置は、ワークＷに対して回転工具ＴをＢ軸方向に相対的に回転させるＢ軸回転移動装置を含む。本実施の形態におけるＢ軸の軸線５２は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のいずれの軸に対しても平行ではない。すなわち、Ｂ軸の軸線５２は、３つの直動軸のそれぞれの軸に対して傾斜している。Ｂ軸回転移動装置は、傾斜旋回台２８を含む。移動体２７の内部には、傾斜旋回台２８を回転させるためのサーボモータが配置されている。傾斜旋回台２８のサーボモータを駆動することにより、Ｂ軸の軸線５２の周りに傾斜旋回台２８が回転する。ワークＷは、傾斜旋回台２８および回転テーブル３５と共にＢ軸方向に回転する。

【0019】

本実施の形態における移動装置は、ワークＷに対して回転工具ＴをＣ軸方向に相対的に回転させるＣ軸回転移動装置を含む。傾斜旋回台２８がＢ軸方向の予め定められた角度位置にあるときに、Ｃ軸の軸線５３がＺ軸と平行になるように設計されている。Ｃ軸回転移動装置は、回転テーブル３５を含む。傾斜旋回台２８の内部にはサーボモータが配置されている。このサーボモータを駆動することにより、Ｃ軸の軸線５３の周りに回転テーブル３５が回転する。ワークＷは、回転テーブル３５と共にＣ軸方向に回転する。

【0020】

このように、工作機械１１は、ワークＷに対して主軸２５が相対的に移動する３つの直動軸を有する。すなわち、工作機械１１は、直動軸としてのＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を有する。本実施の形態では、第１直動軸をＹ軸、第２直動軸をＺ軸、および第３直動軸をＸ軸として説明する。また、工作機械１１は、ワークＷに対して主軸２５が相対的に回転移動する２つの回転軸を有する。すなわち、工作機械１１は、回転軸としてのＢ軸の軸線５２およびＣ軸の軸線５３を有する。本実施の形態では、第１回転方向をＣ軸方向とし、第２回転方向をＢ軸方向として説明する。また、第１軸線をＣ軸の軸線５３とし、第２軸線をＢ軸の軸線５２として説明する。

【0021】

本実施の形態における工作機械は、制御装置７０を備える。制御装置７０は、移動装置のサーボモータや駆動モータに接続されている。制御装置７０は、移動装置のサーボモータを制御することによりワークＷに対して回転工具Ｔを相対的に移動させることができる。

【0022】

図１、２を参照して、工作機械１１は、それぞれの回転軸に関する回転角度が０°の時に、回転テーブル３５の表面が機械座標系のＸ軸とＹ軸とを含む平面、すなわちＸＹ平面と厳密に平行になり、かつ、Ｂ軸の軸線５２とＣ軸の軸線５３とが交差するように製造することが好ましい。しかしながら製造誤差や経年変化等により、回転テーブル３５の表面が僅かに傾いたり、軸線５２と軸線５３とが僅かに離れたりする場合がある。

【0023】

工作機械１１は、移動体２７の傾きを調整する調整手段として角度調整装置を備える。本実施の形態においては、移動体２７のＹ軸ストロークに渡って、ＹＺ平面に対してＢ軸の軸線５２およびＣ軸の軸線５３が平行に延びるように、移動体２７の傾きを調整する。本実施の形態においては、移動体２７をＹ軸方向に移動している期間中に、ＹＺ平面に対してＢ軸の軸線５２およびＣ軸の軸線５３がそれぞれ平行に延びる状態を基準状態と称する。

【0024】

また、工作機械１１は、制御装置７０を備える。制御装置７０は、読取解釈部７２、補間演算部７３、およびサーボモータ制御部７４を含む。読取解釈部７２は、入力プログラム７１を読取って、プログラムされた移動指令を補間演算部７３に送出する。補間演算部７３は、補間周期毎の位置指令値を演算し、位置指令値をサーボモータ制御部７４に送出する。たとえば、補間演算部７３は、移動指令に基づいて設定された時間間隔ごとの移動量を算出する。サーボモータ制御部７４は、位置指令値に基づいて各軸サーボモータ７５を駆動する。また、制御装置７０は、後述する測定装置４０に接続された演算部７６と、読取解釈部７２および演算部７６に接続された記憶部７７を備えている。

【0025】

以下、図３〜図８を参照して、本発明の作用を説明する。
本発明では、ワークＷを加工する本加工の前に試験用ワーク１（図６〜図１１）の所定の表面部分を加工する。このとき、試験用ワーク１を加工するために用いる回転工具２は、本加工するときに用いる回転工具Ｔと同じ回転工具である。回転工具２は、ボールエンドミルとすることができる。試験用ワーク１は、直方体形状を有している。本発明では、直方体形状は立方体形状を含む。

【0026】

まず、試験用ワーク１の加工に先立ち、回転テーブル３５を図３に示す位置に配置する。この位置において、回転テーブル３５のワーク取付面３５ａは、Ｚ軸に垂直に配置される。回転テーブル３５のこの位置を第１の位置と称する。第１の位置から回転テーブル３５を矢印１０５で示すようにＢ軸方向に１８０°送ることによって、回転テーブル３５は、図４に示す第２の位置に配置される。このとき、回転テーブル３５のワーク取付面３５ａは第１の位置にある回転テーブル３５のワーク取付面３５ａに対して垂直に配置で、直交３軸の１つであるＺ軸に平行で、かつ、他の軸、本実施形態では、Ｙ軸に対して垂直な位置にある。

【0027】

回転テーブル３５が第１の位置にあるときＢ軸は０°（零度）の回転位置にある。Ｂ軸が０°で、かつ、Ｃ軸が０°の回転位置にあるとき、回転テーブル３５は第１の姿勢にあると称する。つまり、回転テーブル３５が第１の姿勢にあるときＢ軸およびＣ軸の双方が原点位置にある。回転テーブル３５を第１の姿勢からＣ軸を回転させることなく、Ｂ軸のみを矢印１０５で示すように第２の位置へ向けて１８０°送ると、回転テーブル３５は、Ｂ軸は１８０°でＣ軸が０°の回転位置へ移動する。この回転位置を回転テーブル３５の第２の姿勢とする。

【0028】

第２の姿勢から、Ｃ軸を９０°回転させたときの回転位置を回転テーブル３５の第３の姿勢とし、Ｃ軸を更に９０°回転させたときの回転位置を回転テーブル３５の第４の姿勢、Ｃ軸を更に９０°回転させたときの回転位置を回転テーブル３５の第５の姿勢とする。

【0029】

試験用ワーク１は、第１の姿勢にある回転テーブル３５のワーク取付面３５ａ上において、対向する２つの側面がＸ軸に垂直に、他の対向する２つの側面がＹ軸に垂直になるように配置される。このとき、ワーク取付面３５ａに取り付けられた試験用ワークの１つの側面（上面）は、直交３軸の１つの軸であるＺ軸に垂直となり、かつ、回転工具２に対面する。

【0030】

この回転工具２に対面する上面は、試験加工すべき２つの表面部分１−１、１−２を有している。また、試験用ワーク１において、この２つの表面部分１−１、１−２を有した上面に垂直に接続する４つの側面の各々も、回転工具２により試験加工すべき２つの表面部分１−３、１−７；１−４、１−８；１−５、１−９；１−６、１−１０を有している。上面の２つの表面部分１−１、１−２は、矩形、好ましくは正方形とすることができ、好ましくは、直方体形状の試験用ワーク１の１つの稜線（エッジ）を含む矩形状とすることができる。上面に接続する４つの側面の各々の２つの表面部分は、一定幅の長方形または帯状の形状とすることができる。

【0031】

先ず、回転テーブル３５を第１の姿勢に配置し、試験用ワーク１の上面の２つの表面部分の一方を、回転テーブル３５を直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に直線送りつつ、回転工具２の先端により加工する。次に、試験用ワーク１の上面に垂直に接続する４つの側面の各々において加工すべき２つの表面部分の一方、本実施形態では、上側、つまり試験用ワーク１の上面に隣接する表面部分１−３、１−４、１−５、１−６を、図７に示すように、回転工具２の側面で加工する。このように、直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の直線送りよる加工モードを３軸加工と称する。

【0032】

回転工具２の側面で４つの側面の表面部分１−３、１−４、１−５、１−６を加工すると、次いで、回転テーブル３５をＢ軸方向に回転送りして第２の位置（図４）に配置する。このとき、試験用ワーク１の側面の１つが、Ｚ軸に垂直に配置され、かつ、回転工具２に対面する。次いで、回転テーブル３５をＣ軸方向に１８０°回転し、図８に示すように、上面において加工すべき２つの表面部分１−１、１−２が上側、つまり回転工具２に近い方に配置する。このとき、回転テーブル３５は第４の姿勢に配置される。

【0033】

回転テーブル３５を第４の姿勢におけるこの位置に配置した状態で、直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に直線送りして、試験用ワーク１の上面の試験加工すべき２つの表面部分の他方１−２を回転工具２の側面で加工する。このとき、表面部分１−１と表面部分１−２は、加工プログラム上では、段差のない加工面となるように、加工パラメータが設定されている。次に、試験用ワーク１の上面に垂直に接続する４つの側面の各々において加工すべき２つの表面部分の他方の表面部分１−７を、図９に示すように、回転工具２の先端で加工する。

【0034】

次いで、表面部分１−７の加工が完了したときＣ軸を９０°回転させ、回転テーブル３５を第５の姿勢に配置して表面部分１−８を回転工具２の先端で加工し、表面部分１−８の加工が完了したときＣ軸を更に９０°回転させ、回転テーブル３５を第２の姿勢に配置して表面部分１−９を回転工具２の先端で加工し、同様に、表面部分１−９の加工が完了したときＣ軸を更に９０°回転させ、回転テーブル３５を第３の姿勢に配置して表面部分１−１０を回転工具２の先端で加工する。このように、直交３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の直線送りと、２つの回転送り軸（Ｂ軸、Ｃ軸）による回転送りによる加工モードを５軸加工と称する。表面部分１−３と表面部分１−７、表面部分１−４と表面部分１−８、表面部分１−５と表面部分１−９、表面部分１−６と表面部分１−１０は、加工プログラム上では、段差のない加工面となるように、加工パラメータが設定されている。

【0035】

こうして、全ての加工すべき表面部分の加工が完了した後、回転テーブル３５を第１の姿勢に配置する。このとき、試験用ワーク１の上面がＺ軸に垂直に配置され、上面に垂直に接続する４つの側面のうち２つの側面、図９では、表面部分１−３、１−７と表面部分１−５、１−９を有した側面がＹ軸に垂直に配置され、表面部分１−４、１−８と表面部分１−６、１−１０を有した側面がＸ軸に垂直に配置される。また、これと同時に、回転工具２を主軸２５から取り外し、代わりに測定装置４０が主軸２５に装着される。測定装置４０は、測定プローブ４０ａが測定対象物の表面に接触したときに、信号を出力するタッチセンサとすることができる。

【0036】

次いで、図１０に示すように、測定装置４０の測定プローブ４０ａを試験用ワーク１の上面の２つの表面部分１−１、１−２の各々の上方に配置し、Ｚ軸に沿って試験用ワーク１に接近させることによって、２つの表面部分１−１、１−２の各々のＺ座標Ｚ_1-1、Ｚ_1-2が測定される。つまり、測定装置４０は、測定プローブ４０ａが表面部分１−１、１−２の各々に接触した信号を演算部７６に送出し、演算部７６は、測定プローブ４０ａが測定球４４表面部分１−１、１−２の各々に接触した時のＺ座標を検出し、記憶部７７に記憶させる。

【0037】

次いで、図１１に示すように、試験用ワーク１の上面に接続された４つの側面の各々の表面部分１−３、１−４、１−５、１−６と、表面部分１−７、１−８、１−９、１−１０に対して垂直な方向に直線送りして、測定装置４０の測定プローブ４０ａを該表面部分の各々に接触させる。同様に、演算部７６は、その時の座標値を検出し、記憶部７７に記憶させる。より詳細には、表面部分１−３、１−５のＹ座標Ｙ_1-3、Ｙ_1-5と、表面部分１−７、１−９のＹ座標Ｙ_1-7、Ｙ_1-9と、表面部分１−４、１−６のＸ座標Ｘ_1-4、Ｘ_1-6と、表面部分１−８、１−１０のＸ座標Ｘ_1-8、Ｘ_1-10が測定され、記憶部７７に記憶される。

【0038】

測定結果に基づき、演算部７６は、３軸加工により加工された表面部分１−３、１−４、１−５、１−６の中心Ｃ３の座標（Ｘ_C3, Ｙ_C3）＝（（Ｘ_1-4＋Ｘ_1-6）／２,（Ｙ_1-3＋Ｙ_1-5）／２）、および、５軸加工により加工された表面部分１−３、１−４、１−５、１−６の中心Ｃ５の座標（Ｘ_C5, Ｙ_C5）＝（（Ｘ_1-8＋Ｘ_1-10）／２,（Ｙ_1-7＋Ｙ_1-9）／２）を演算する。次いで、演算部７６は、３軸加工による中心Ｃ３に対する５軸加工による中心Ｃ５のＸ方向の偏差α＝（（Ｘ_1-4＋Ｘ_1-6）／２）−（（Ｘ_1-8＋Ｘ_1-10）／２）およびＹ方向の偏差β＝（（Ｙ_1-3＋Ｙ_1-5）／２）−（（Ｙ_1-7＋Ｙ_1-9）／２）を演算する。演算結果は記憶部７７に記憶される。

【0039】

次いで、演算部７６は、３軸加工により加工された表面部分１−３、１−４、１−５、１−６のＸ方向およびＹ方向の距離、つまり表面部分１−４、１−６間の距離γ３＝|Ｘ_1-4−Ｘ_1-6|および表面部分１−３、１−５間の距離δ３＝|Ｙ_1-3−Ｙ_1-5|を演算し、そして５軸加工により加工された表面部分１−７、１−８、１−９、１−１０のＸ方向およびＹ方向の距離、つまり表面部分１−８、１−１０間の距離γ５＝|Ｘ_1-8−Ｘ_1-10|および表面部分１−７、１−９間の距離δ５＝|Ｙ_1-7−Ｙ_1-9|を演算し、演算結果は記憶部７７に記憶される。

【0040】

次いで、演算部７６は、３軸加工によるＸ方向の表面部分間の距離γ３と、５軸加工によるＸ方向の表面部分間の距離γ５との差分γ＝γ３−γ５と、５軸加工によるＹ方向の表面部分間の距離δ３と、５軸加工によるＸ方向の表面部分間の距離δ５との差分δ＝δ３−δ５とを演算し、演算結果を記憶部７７に記憶する。更に、演算部７６は、Ｘ方向の表面部分間の距離およびＹ方向の表面部分間の距離に関して３軸加工と５軸加工の差分の平均値λ＝（γ＋δ）／４を演算し、演算結果を記憶部７７に記憶する。

【0041】

次いで、演算部７６は、試験用ワーク１の３軸加工により加工された表面部分１−１のＺ方向の目標値Ｈｚと測定値であるＺ座標Ｚ_1-1との差分ε＝Ｚ_1-1−Ｈｚ、および、試験用ワーク１の５軸加工により加工された表面部分１−２のＺ方向の目標値Ｈｚと測定値であるＺ座標Ｚ_1-2との差分ζ＝Ｚ_1-2−Ｈｚを演算し、演算結果は記憶部７７に記憶される。

【0042】

更に、演算部７６は、試験用ワーク１のＸ方向の目標値Ｌｘと、３軸加工によるＸ方向の表面部分間の距離γ３との差分Ｄｘ＝Ｌｘ−γ３、および、Ｙ方向の目標値Ｌｙと、Ｙ方向の表面部分間の距離δ３との差分Ｄｙ＝Ｌｙ−δ３を演算する。演算部７６は、は、更に、その平均値η＝（Ｄｘ＋Ｄｙ）／４を演算して、演算結果を記憶部７７に記憶する。

【0043】

上記演算結果に基づき、演算部７６は、以下のように補正量ＣＶを決定する。
ＣＶ１＝α
ＣＶ２＝β
ＣＶ３＝−（ζ＋η）／２
ＣＶ４＝λ＋ＣＶ３
ＣＶ５＝（（ζ＋ＣＶ３））＋（ε＋ＣＶ４））／２

【0044】

ここで、ＣＶ１は回転テーブル３５の回転中心のＸ方向補正量、ＣＶ２は回転テーブル３５の回転中心のＹ方向補正量、ＣＶ３はＺ軸補正量、ＣＶ４は回転工具２の工具長さ方向への工具測定装置の補正量、ＣＶ５はワーク座標系におけるＺ座標の補正量（測定装置４０のＺ方向のキャリブレーション値）である。

【0045】

既述の試験用ワーク１の測定は、制御装置７０に入力プログラム７１として、自動測定プログラムを入力することによって、自動的に行うことができる。制御装置７０が自動測定プログラムを実行すると、例えば、工作機械１１の制御盤（図示せず）に取り付けてあるタッチパネルのような表示装置に図１３に示す入力画面が表示される。

【0046】

入力画面１００は、試験用ワーク１のサイズとしてＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の寸法および切込み量（試験用ワーク１の表面からの深さ）等の加工パラメータを入力する領域１０２、１０４、１０６、１０８を備えている。この領域１０２、１０４、１０６、１０８の１つをアクティブにして、キーボード等の入力装置（図示せず）を用いて各領域１０２、１０４、１０６、１０８に数値を入力する。入力された試験用ワーク１の加工パラメータは記憶部７７に記憶される。なお、入力画面１００には、ワーク原点チェックのような試験用ワーク１の加工工程、使用する工具の種類等を表示する領域１２０を含むことができる。更に、試験用ワーク１の概略形状１３０を表示するようにしてもよい。

【0047】

入力が完了した後に進むボタン１１０をタップことによって、図１４に示す工具情報入力画面２００を表示するようにできる。工具情報入力画面２００は、工具径のような工具パラメータを入力する領域、加工条件としてピックフィード量、主軸回転速度および送り速度を入力する領域２０２、２０４、２０６、２０８を備えている。入力された工具パラメータや加工条件は記憶部７７に記憶される。なお、入力画面１００には、ワーク原点チェックのような試験用ワーク１の加工工程、使用する工具の種類等を表示する領域２２０を含むことができる。更に、試験用ワーク１を加工するために使用される工具の概略形状２３０を表示するようにしてもよい。

【0048】

入力が完了した後に進むボタン２１０をタップことによって、既述した試験用ワーク１の加工および測定が行われ、補正量の演算結果を図１５に示す補正量表示画面３００に表示するようにできる。オペレーターは補正量を確認して、適用ボタン３１０をタップすることによって、本加工に際して補正量を適用した加工が行われる。

【符号の説明】

【0049】

１ 試験用ワーク
１−１ 表面部分
１−１０ 表面部分
１−２ 表面部分
１−３ 表面部分
１−４ 表面部分
１−５ 表面部分
１−６ 表面部分
１−７ 表面部分
１−８ 表面部分
１−９ 表面部分
２ 回転工具
１１ 工作機械
１３ ベッド
１５ コラム
１７ サドル
１９ａ Ｘ軸レール
１９ｂ Ｘ軸レール
２１ 主軸ヘッド
２３ａ Ｚ軸レール
２３ｂ Ｚ軸レール
２５ 主軸
２７ 移動体
２８ 傾斜旋回台
２９ａ Ｙ軸レール
２９ｂ Ｙ軸レール
３５ 回転テーブル
３５ａ ワーク取付面
４０ 測定装置
４０ａ 測定プローブ
５２ 軸線
５３ 軸線
７０ 制御装置
７１ 入力プログラム
７２ 読取解釈部
７３ 補間演算部
７４ サーボモータ制御部
７５ 軸サーボモータ
７６ 演算部
７７ 記憶部
１００ 入力画面
２００ 工具情報入力画面
３００ 補正量表示画面
Ｃ３ 中心
Ｃ５ 中心
ＣＶ 補正量
Ｄｘ 差分
Ｄｙ 差分
Ｈｚ 目標値
Ｌｘ 目標値
Ｌｙ 目標値
Ｔ 回転工具
Ｗ ワーク
α 偏差
β 偏差
γ 差分
γ３ 距離
γ５ 距離
δ 差分
δ３ 距離
δ５ 距離
ε 差分
ζ 差分
η 平均値
λ 平均値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【手続補正書】

【提出日】2021年8月10日

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

上述の目的を達成するために、本発明によれば、直交３軸の直動送り軸と、該直交３軸の１つに平行な軸線周りの回転送り軸と、該回転送り軸の軸線と異なる軸線周りの回転送り軸とを有した工作機械で、主軸に取り付けた回転工具と回転テーブルに固定したワークとを相対的に移動して加工を行う加工方法において、１つの表面を前記直交３軸の１つに対して垂直に向けたときに回転工具の先端に対面する表面に２つの部分を有する試験用ワークを前記回転テーブル上に固定し、前記試験用ワークを複数の姿勢に位置決めして、ワークの本加工時に用いる回転工具の先端で前記試験用ワークの前記２つの部分の一方を加工し、該回転工具の側面で前記２つの部分の他方を加工し、前記試験用ワークの加工した各表面部分を測定し、前記測定した結果に基づいて、前記回転送り軸の誤差を機械座標系に対する前記回転テーブルの回転中心の位置情報および前記回転工具の工具長の補正量で補正し、前記ワークを加工するようにした加工方法が提供される。

【手続補正2】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直交３軸の直動送り軸と、該直交３軸の１つに平行な軸線周りの回転送り軸と、該回転送り軸の軸線と異なる軸線周りの回転送り軸とを有した工作機械で、主軸に取り付けた回転工具と回転テーブルに固定したワークとを相対的に移動して加工を行う加工方法において、
１つの表面を前記直交３軸の１つに対して垂直に向けたときに回転工具の先端に対面する表面に２つの部分を有する試験用ワークを前記回転テーブル上に固定し、
前記試験用ワークを複数の姿勢に位置決めして、ワークの本加工時に用いる回転工具の先端で前記試験用ワークの前記２つの部分の一方を加工し、該回転工具の側面で前記２つの部分の他方を加工し、
前記試験用ワークの加工した各表面部分を測定し、
前記測定した結果に基づいて、前記回転送り軸の誤差を機械座標系に対する前記回転テーブルの回転中心の位置情報および前記回転工具の工具長の補正量で補正し、
前記ワークを加工することを特徴とした加工方法。

【請求項2】

前記試験用ワークは直方体形状を有しており、前記２つの部分がある表面に接続する４つの側面の各々に２つの部分を更に含み、
前記試験用ワークの前記４つの側面の各々の２つ部分の一方を前記回転工具の先端で加工し、他方を前記回転工具の側面で加工する請求項１に記載の加工方法。

【請求項3】

前記回転工具はボールエンドミルである請求項１〜２の何れか１項に記載の加工方法。