特許 7103136 工作機械及び加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-11

(45)【発行日】2022-07-20

(54)【発明の名称】工作機械及び加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 15/18 20060101AFI20220712BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20220712BHJP

   B23Q 17/20 20060101ALI20220712BHJP

   B23B 25/06 20060101ALI20220712BHJP

   G05B 19/404 20060101ALI20220712BHJP

【ＦＩ】

B23Q15/18

B23Q17/00 A

B23Q17/20 A

B23B25/06

G05B19/404 K

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018190094

(22)【出願日】2018-10-05

(65)【公開番号】P2020059072

(43)【公開日】2020-04-16

【審査請求日】2021-08-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(74)【代理人】

【識別番号】100105946

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 富彦

(72)【発明者】

【氏名】大坪 努

(72)【発明者】

【氏名】向 達也

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０７９５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５５３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０３９３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０６７８７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－０３０４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－０４１８７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １５／１８

Ｂ２３Ｑ １７／００

Ｂ２３Ｑ １７／２０

Ｂ２３Ｂ ２５／０６

Ｇ０５Ｂ １９／４０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを把持するチャックを先端に有する主軸を回転自在に支持した主軸台と、
刃物が取付けられる刃物台と、
前記主軸台及び前記刃物台を、前記主軸の半径方向に相対的に移動可能に設置したベッドと、
前記刃物台、前記主軸台、又はそれらの近傍の温度を測定する温度測定器と、
前記ベッドにおける第１基準位置に対する前記主軸の半径方向における主軸軸心位置を計測する主軸側位置計測装置と、
前記ベッドにおける第２基準位置に対する前記主軸の半径方向における前記刃物台の第３基準位置を計測する刃物側位置計測装置と、
前記主軸側位置計測装置で計測された前記主軸軸心位置に基づいて前記主軸台の熱変位量である主軸台熱変位量を算出し、前記刃物側位置計測装置で計測された前記第３基準位置に基づいて前記刃物台の熱変位量である刃物台熱変位量を算出し、前記温度測定器で測定された温度に基づいてワークから前記刃物の加工先端までの所定熱変位量を推定し、前記主軸台熱変位量、前記刃物台熱変位量、及び前記所定熱変位量を各項目とする所定補正式により前記主軸台と前記刃物台との相対移動量を演算する演算部と、
前記所定補正式を用いつつ、ワークを切削せずに前記主軸、前記主軸台、及び前記刃物台を駆動させる空加工を挟んで複数のワークを断続的に加工する調整用連続運転を実行させる運転実行部と、
前記調整用連続運転により加工されたワークの加工後の寸法と、予め定められた加工後の寸法の設計値とのズレであるワーク毎の変位量に基づいて、ワーク毎の変位量のうちの１以上の変位量を減少させるように前記所定補正式の前記所定熱変位量の推定に用いた係数を調整する係数調整部と、を備える、工作機械。

【請求項2】

前記温度測定器は、
前記刃物台又はその近傍の温度を測定する第１温度測定器と、
前記主軸台及び／又はその近傍の温度を１つ以上測定する第２温度測定器と、を備え、
前記演算部は、前記所定熱変位量として、前記第１温度測定器で測定された第１温度に基づいて前記第３基準位置から前記刃物の加工先端までの熱変位量である刃物熱変位量と、前記第２温度測定器が測定した第２温度から前記主軸側位置計測装置に備える読み取り基準に対する主軸軸心の熱変位量である主軸軸心熱変位量と、前記第１温度測定器が測定した第１温度から前記第３基準位置に対する前記刃物台の刃物取付位置の熱変位量である取付位置熱変位量と、をそれぞれ推定し、
前記係数調整部は、前記所定補正式において、前記主軸軸心熱変位量及び前記取付位置熱変位量の推定に用いたそれぞれの前記係数を調整する、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記温度測定器は、前記刃物台及び前記主軸台の周囲の外気温度に対応する温度を測定する第３温度測定器を備え、
前記演算部は、前記所定熱変位量として、前記第３温度測定器が測定した第３温度から前記主軸軸心と前記刃物の加工先端との熱変位量である外気要因熱変位量を推定し、
前記係数調整部は、前記所定補正式において、前記外気要因熱変位量の推定に用いた前記係数を調整する、請求項２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記調整用連続運転時における加工後のワークの寸法を入力可能な入力部を備え、
前記係数調整部は、前記入力部に入力されたワークの寸法に基づいて、前記係数を調整する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の工作機械。

【請求項5】

前記運転実行部は、前記刃物の加工先端が摩耗しない、又はほぼ摩耗しない範囲で、加工するワークの数を設定する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の工作機械。

【請求項6】

ワークを把持するチャックを先端に有する主軸を回転自在に支持した主軸台と、刃物が取付けられる刃物台と、前記主軸台及び前記刃物台を、前記主軸の半径方向に相対的に移動可能に設置したベッドと、前記刃物台、前記主軸台、又はそれらの近傍の温度を測定する温度測定器と、前記ベッドにおける第１基準位置に対する前記主軸の半径方向における主軸軸心位置を計測する主軸側位置計測装置と、前記ベッドにおける第２基準位置に対する前記主軸の半径方向における前記刃物台の第３基準位置を計測する刃物側位置計測装置と、を備える工作機械を用いて、
前記主軸側位置計測装置で計測された前記主軸軸心位置に基づいて前記主軸台の熱変位量である主軸台熱変位量を算出することと、
前記刃物側位置計測装置で計測された前記第３基準位置に基づいて前記刃物台の熱変位量である刃物台熱変位量を算出することと、
前記温度測定器で測定された温度に基づいてワークから前記刃物の加工先端までの所定熱変位量を推定することと、
前記主軸台熱変位量、前記刃物台熱変位量、及び前記所定熱変位量を各項目とする所定補正式により前記主軸台と前記刃物台との相対移動量を演算することと、
前記所定補正式を用いつつ、ワークを切削せずに前記主軸、前記主軸台、及び前記刃物台を駆動させる空加工を挟んで複数のワークを断続的に加工する調整用連続運転を実行させることと、
前記調整用連続運転により加工されたワークの加工後の寸法と、予め定められた加工後の寸法の設計値とのズレであるワーク毎の変位量に基づいて、ワーク毎の変位量のうちの１以上の変位量を減少させるように前記所定補正式の前記所定熱変位量の推定に用いた係数を調整することと、を含む、加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械及び加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械の１つである旋盤は、ワークを保持して回転する主軸と、ワークを切削する刃物を保持する刃物台とを備えている。このような旋盤では、主軸と刃物台とを相対的に移動させ、ワークと刃物とを相対的に移動させながら切削加工を行う。ワークの切削を行う場合、ワークの切削時に生じる切削熱、あるいは運転に伴う各部位の発熱などにより、主軸、刃物台、及びこれらを支持するベッドなどが熱変形し、主軸軸心と刃物の刃先との間の切り込み方向の距離が変動する。この距離の変動により、ワークに対する刃物の刃先の位置が想定値（設定値）からずれてしまうため、主軸軸心と刃先との間の切り込み方向について、熱変形による距離の変動を適正に補正する手法られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－０７９５２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ワークを高精度に加工するためには、主軸軸心と刃先との距離が熱により変動した場合に、その熱変形による移動量を正確に補正する必要がある。そのため、熱変形による移動量を補正するための共通の補正式を予め用意しておき、複数の工作機械にこの補正式を適用することが考えられる。この場合、熱変形による移動量が工作機械ごとに異なるため、共通の補正式を適用したのでは、ワークを高精度に加工できない可能性がある。

【0005】

本発明は、主軸軸心と刃先との距離について、熱変形による変位に応じた補正値を工作機械ごとに調整することにより、ワークを高精度に加工することが可能な工作機械及び加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様においては、工作機械が提供される。工作機械は、ワークを把持するチャックを先端に有する主軸を回転自在に支持した主軸台を備える。工作機械は、刃物が取付けられる刃物台を備える。工作機械は、主軸台及び刃物台を、主軸の半径方向に相対的に移動可能に設置したベッドを備える。工作機械は、刃物台、主軸台、又はそれらの近傍の温度を測定する温度測定器を備える。工作機械は、ベッドにおける第１基準位置に対する主軸の半径方向における主軸軸心位置を計測する主軸側位置計測装置を備える。工作機械は、ベッドにおける第２基準位置に対する主軸の半径方向における刃物台の第３基準位置を計測する刃物側位置計測装置を備える。工作機械は、主軸側位置計測装置で計測された主軸軸心位置に基づいて主軸台の熱変位量である主軸台熱変位量を算出し、刃物側位置計測装置で計測された第３基準位置に基づいて刃物台の熱変位量である刃物台熱変位量を算出し、温度測定器で測定された温度に基づいてワークから刃物の加工先端までの所定熱変位量を推定し、主軸台熱変位量、刃物台熱変位量、及び所定熱変位量を各項目とする所定補正式により主軸台と刃物台との相対移動量を演算する演算部を備える。工作機械は、所定補正式を用いつつ、ワークを切削せずに主軸、主軸台、及び刃物台を駆動させる空加工を挟んで複数のワークを断続的に加工する調整用連続運転を実行させる運転実行部を備える。工作機械は、調整用連続運転により加工されたワークの加工後の寸法と、予め定められた加工後の寸法の設計値とのズレであるワーク毎の変位量に基づいて、ワーク毎の変位量のうちの１以上の変位量を減少させるように所定補正式の前記所定熱変位量の推定に用いた係数を調整する係数調整部と、を備える。

【0007】

温度測定器は、刃物台又はその近傍の温度を測定する第１温度測定器を備えてよい。温度測定器は、主軸台及び／又はその近傍の温度を１つ以上測定する第２温度測定器を備えてよい。演算部は、所定熱変位量として、第１温度測定器で測定された第１温度に基づいて第３基準位置から刃物の加工先端までの熱変位量である刃物熱変位量と、第２温度測定器が測定した第２温度から主軸側位置計測装置に備える読み取り基準に対する主軸軸心の熱変位量である主軸軸心熱変位量と、第１温度測定器が測定した第１温度から第３基準位置に対する刃物台の刃物取付位置の熱変位量である取付位置熱変位量と、をそれぞれ推定してよい。係数調整部は、所定補正式において、主軸軸心熱変位量及び取付位置熱変位量の推定に用いたそれぞれの係数を調整してよい。

【0008】

温度測定器は、刃物台及び主軸台の周囲の外気温度に対応する温度を測定する第３温度測定器を備えてよい。演算部は、所定熱変位量として、第３温度測定器が測定した第３温度から主軸軸心と刃物の加工先端との熱変位量である外気要因熱変位量を推定してよい。係数調整部は、所定補正式において、外気要因熱変位量の推定に用いた係数を調整してよい。調整用連続運転時における加工後のワークの寸法を入力可能な入力部を備えてよい。係数調整部は、入力部に入力されたワークの寸法に基づいて、係数を調整してよい。運転実行部は、刃物の加工先端が摩耗しない、又はほぼ摩耗しない範囲で、加工するワークの数を設定してよい。

【0009】

本発明の第２の態様においては、加工方法が提供される。加工方法は、ワークを把持するチャックを先端に有する主軸を回転自在に支持した主軸台と、刃物が取付けられる刃物台と、主軸台及び刃物台を、主軸の半径方向に相対的に移動可能に設置したベッドと、刃物台、主軸台、又はそれらの近傍の温度を測定する温度測定器と、ベッドにおける第１基準位置に対する主軸の半径方向における主軸軸心位置を計測する主軸側位置計測装置と、ベッドにおける第２基準位置に対する主軸の半径方向における刃物台の第３基準位置を計測する刃物側位置計測装置と、を備える工作機械を用いる。加工方法は、主軸側位置計測装置で計測された主軸軸心位置に基づいて主軸台の熱変位量である主軸台熱変位量を算出することを含む。加工方法は、刃物側位置計測装置で計測された第３基準位置に基づいて刃物台の熱変位量である刃物台熱変位量を算出することを含む。加工方法は、温度測定器で測定された温度に基づいてワークから刃物の加工先端までの所定熱変位量を推定することを含む。加工方法は、主軸台熱変位量、刃物台熱変位量、及び所定熱変位量を各項目とする所定補正式により主軸台と刃物台との相対移動量を演算することを含む。加工方法は、所定補正式を用いつつ、ワークを切削せずに主軸、主軸台、及び刃物台を駆動させる空加工を挟んで複数のワークを断続的に加工する調整用連続運転を実行させることを含む。加工方法は、調整用連続運転により加工されたワークの加工後の寸法と、予め定められた加工後の寸法の設計値とのズレであるワーク毎の変位量に基づいて、ワーク毎の変位量のうちの１以上の変位量を減少させるように所定補正式の前記所定熱変位量の推定に用いた係数を調整することを含む。

【発明の効果】

【0010】

上記した工作機械及び加工方法によれば、所定補正式を用いつつ、ワークを切削せずに主軸、主軸台、及び刃物台を駆動させる空加工を挟んで複数のワークを断続的に加工する調整用連続運転を実行し、調整用連続運転時における加工後のワークの寸法と、設計値との変位量に基づいて、この変位量を減少させるように所定補正式の所定熱変位量の推定に用いた係数を調整するため、主軸軸心と刃先との距離について、熱変形による変位に応じた補正値を工作機械ごとに調整することができ、ワークを高精度に加工することができる。

【0011】

また、温度測定器が、第１温度測定器と、第２温度測定器と、を含み、演算部が、所定熱変位量として、刃物熱変位量と、主軸軸心熱変位量と、取付位置熱変位量と、をそれぞれ推定し、係数調整部が、所定補正式において、主軸軸心熱変位量及び取付位置熱変位量の推定に用いたそれぞれの係数を調整する構成では、熱変形による変位を正確に補正することができる。

【0012】

また、温度測定器が、第３温度測定器を含み、演算部が、所定熱変位量として、第３温度測定器が測定した第３温度から主軸軸心と刃物の加工先端との熱変位量である外気要因熱変位量を推定し、係数調整部は、所定補正式において、外気要因熱変位量の推定に用いた係数を調整する構成では、外気による熱変位量を含めて補正値を調整するため、熱変形による変位をより一層正確に補正することができる。また、調整用連続運転時における加工後のワークの寸法を入力可能な入力部を備え、係数調整部が、入力部に入力されたワークの寸法に基づいて、係数を調整する構成では、作業者が入力部によりワークの寸法を入力するだけで所定補正式を容易に調整することができる。また、運転実行部が、刃物の加工先端が摩耗しない、又はほぼ摩耗しない範囲で、加工するワークの数を設定する構成では、刃物の加工先端の摩耗によるワークの寸法の変動の影響が抑制されるため、より正確に係数を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る工作機械の一例を示す図である。

【図2】本体部の一例を示す斜視図である。

【図3】本体部を＋Ｙ側から見た場合の一例を示す図である。

【図4】本体部を＋Ｚ側から見た場合の一例を示す図である。

【図5】調整用連続運転の運転サイクルの一例を示すグラフである。

【図6】係数調整部による係数の調整前後の所定熱変位量を示すグラフである。

【図7】表示部に表示される表示画面の一例を示す図である。

【図8】補正値を算出する処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】調整用連続運転の一例を示すフローチャートである。

【図10】（Ａ）は他の工作機械について係数の調整前後の所定熱変位量を示すグラフであり、（Ｂ）は他の工作機械について係数の調整前後の所定熱変位量を示すグラフである。

【図11】（Ａ）は他の工作機械について係数の調整前後の所定熱変位量を示すグラフであり、（Ｂ）は他の工作機械について係数の調整前後の所定熱変位量を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下に説明する形態に限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。以下の各実施形態におけるＸＹＺ座標系では、主軸の回転軸方向をＺ方向とし、水平面に平行な平面をＹＺ平面とし、Ｚ方向に直交する方向をＹ方向と表記する。ＹＺ平面に垂直な方向はＸ方向とし、このＸ方向は、ワークに対する切削量を規定する方向である。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の指す方向が＋方向であり、反対の方向が－方向であるとして説明する。また、以下の各実施形態では、Ｙ軸周りの方向をθＹ方向と表記し、Ｚ軸周りの方向をθＺ方向と表記する。また、θＹ方向、θＺ方向については、＋Ｙ側及び＋Ｚ側から見た場合における時計回りの方向を＋方向とし、反時計回りの方向を－方向とする。

【0015】

実施形態に係る工作機械１００について、図面を用いて説明する。図１は、実施形態に係る工作機械１００の一例を示す図である。また、図２は、本体部１の一例を示す斜視図である。図３は、本体部１を＋Ｙ側から見た場合の一例を示す図である。図４は、本体部１を＋Ｚ側から見た場合の一例を示す図である。図１から図４に示す工作機械１００は、旋盤である。工作機械１００は、本体部１と、制御装置２と、を備える。

【0016】

図１から図４に示すように、本体部１は、ベッド３と、主軸台４と、刃物台５と、移動装置６と、計測装置７と、を有する。ベッド３は、例えば床面等に載置される固定基台である。ベッド３上には、主軸台４及び刃物台５を囲むカバーＣが設けられる。主軸台４は、移動装置６を介してベッド３に支持される。主軸台４は、移動装置６によりＸ方向及びＺ方向のそれぞれに移動可能である。主軸台４は、主軸１０を有する。主軸１０は、不図示の軸受等によってＺ方向に平行な主軸軸心ＡＸ１の周りをθＺ方向に回転可能に支持される。主軸１０の＋Ｚ側の端部には、チャック駆動部１１が設けられている。

【0017】

チャック駆動部１１は、ワークＷを保持する複数の把持爪（チャック）１１ａを有する。複数の把持爪１１ａのそれぞれは、主軸１０の径方向に移動可能である。チャック駆動部１１は、複数の把持爪１１ａを主軸１０の径方向に移動させてワークＷを保持させる。ワークＷを把持爪１１ａで保持した際、ワークＷの回転中心は、主軸軸心ＡＸ１と一致する。把持爪１１ａは、主軸１０の回転軸周りに等間隔に複数配置される。把持爪１１ａの個数や形状は、ワークＷを保持可能な任意の構成が用いられる。

【0018】

刃物台５は、ベッド３に固定される。刃物台５は、タレット５０を備える。タレット５０は、Ｘ方向に平行な軸心ＡＸ２の周りをθＸ方向に回転可能な状態で刃物台５に支持される。タレット５０は、刃物Ｔを交換可能に保持する。刃物Ｔとしては、ワークＷに対して切削加工を施すバイト等の他、ドリル又はエンドミル等の回転工具が用いられてもよい。刃物Ｔは、ホルダ５１を介してタレット５０に保持される。

【0019】

ベッド３の下部には、冷却装置３０が配置される。冷却装置３０は、ワークＷの加工部位にクーラントを吐出して冷却する。冷却装置３０は、クーラント供給源３１と、配管３２とを有する。クーラント供給源３１は、温度管理されたクーラントが貯留される。クーラント供給源３１は、ポンプ等の駆動源３１ａにより、クーラントを配管３２に流通させる。配管３２は、ベッド３に沿って引き回され、刃物台５の－Ｚ側の面から刃物台５の内部に挿入される。この配管３２は、タレット５０及びホルダ５１を貫通して配置され、クーラントの流通方向の下流側端部がワークＷの加工部位に向けられる。

【0020】

移動装置６は、Ｘ方向ガイド６１と、送り台６２と、Ｚ方向ガイド６３と、を有する。２本のＸ方向ガイド６１は、ベッド３上にＸ方向に沿って平行に配置される。Ｘ方向ガイド６１は、送り台６２をＸ方向に案内する。送り台６２は、矩形の板状又は台状に形成され、Ｘ方向ガイド６１上に配置される。本明細書において矩形は、正方形を含む長方形を意味する。

【0021】

送り台６２は、Ｘ方向駆動部６４の駆動によりＸ方向に移動する。Ｘ方向駆動部６４は、例えば、電気モータ等の回転駆動力を用いて、ボールネジ機構等により直線運動に変換する機構、ラック及びピニオンギアを用いた機構、あるいは油圧又は空圧シリンダ装置などが用いられる。２本のＺ方向ガイド６３は、送り台６２上にＺ方向に沿って平行に配置される。Ｚ方向ガイド６３は、主軸台４をＺ方向に案内する。主軸台４は、Ｚ方向駆動部６５の駆動によりＺ方向に移動する。Ｚ方向駆動部６５は、例えば、電気モータなど、Ｘ方向駆動部６４と同様の構成が用いられる。

【0022】

計測装置７は、基準フレーム７０と、主軸側位置計測装置７１と、刃物側位置計測装置７２と、を有する。また、計測装置７は、温度測定器として、第１温度測定器７３と、第２温度測定器７４と、第３温度測定器７９と、第４温度測定器７５と、第５温度測定器７６と、を有する。基準フレーム７０は、支柱部７７と、水平部７８とを有する。基準フレーム７０は、ベッド３よりも熱膨張係数の低い材料を用いて形成される。このような材料としては、例えばインバー材等の合金材料又はセラミックス等が挙げられる。支柱部７７は、ベッド３からＹ方向に沿って起立した状態で配置される。支柱部７７は、不図示の固定部材等によってベッド３に固定される。

【0023】

水平部７８は、基端側が支柱部７７の上端に連結され、＋Ｚ方向に向かって直線状に延びるように配置される。水平部７８は、支柱部７７によって、いわゆる片持ち状に支持される。水平部７８は、補強部７８ａ（図２参照）によって支持される。水平部７８は、タレット５０の回転軸の軸心ＡＸ２の高さに配置される。水平部７８は、＋Ｚ側の端部が刃物台５の＋Ｘ側の位置に（すなわち、タレット５０と反対側の位置に）配置される。水平部７８の＋Ｚ側の端部には、後述する第２スケール７２ａ及び第２読み取り装置７２ｂを挿入するための貫通孔が形成される。貫通孔は、Ｘ方向に水平部７８を貫通して設けられる。

【0024】

主軸側位置計測装置７１は、主軸軸心ＡＸ１のＸ方向への変位を検出する。主軸側位置計測装置７１は、第１スケール７１ａと、第１読み取り装置７１ｂと、を有する。第１スケール７１ａは、例えば、断面が円形状、楕円形状、又は多角形状の棒状の部材である。第１スケール７１ａは、支柱部７７に連結され、Ｘ方向に沿って直線状に配置される。第１スケール７１ａは、支柱部７７にいわゆる片持ち状に支持される。第１スケール７１ａは、Ｙ方向の位置が送り台６２の高さ位置に配置される。第１スケール７１ａは、－Ｘ方向の端部が送り台６２の＋Ｚ側の位置に配置される。

【0025】

第１スケール７１ａは、Ｘ方向に並んで形成された目盛りＭ１を有する。目盛りＭ１は、光学的又は磁気的に読み取り可能である。目盛りＭ１は、第１スケール７１ａに直接形成された構成であってもよいし、目盛りが形成された部材が第１スケール７１ａに取り付けられた構成であってもよい。本実施形態では、目盛りＭ１は、例えば磁性部分と非磁性部分とが第１スケール７１ａのＸ方向に交互に配置された構成である。目盛りＭ１は、主軸１０がＸ方向に移動する範囲（主軸軸心ＡＸ１のＸ方向の移動範囲）を含む領域に形成される。第１スケール７１ａは、支柱部７７に支持されている部分が第１基準位置Ｐ１となる。すなわち、主軸側位置計測装置７１は、ベッド３における第１基準位置Ｐ１に対する主軸１０の半径方向の主軸軸心ＡＸ１の位置を計測する。

【0026】

第１読み取り装置７１ｂは、送り台６２の＋Ｚ側の端面６２ａに固定され、かつ主軸軸心ＡＸ１を通る主軸１０の半径方向に垂直な平面上を読み取り基準とする。読み取り基準は、主軸軸心ＡＸ１を通り、ＹＺ平面と平行な平面状である。第１読み取り装置７１ｂは、例えば、磁性部分と非磁性部分とを検出する磁気ヘッドが用いられる。第１読み取り装置７１ｂは、主軸台４及び送り台６２に熱変形が生じた場合、主軸台４及び送り台６２の変形に伴って変位する。従って、第１読み取り装置７１ｂは、第１スケール７１ａに形成された目盛りＭ１（磁性部分及び非磁性部分）に対してＸ方向に変位する場合の変位を検出可能である。第１読み取り装置７１ｂは、目盛りＭ１に対するＸ方向の変位を電気信号として制御装置２に送信する。

【0027】

刃物側位置計測装置７２は、タレット５０の－Ｘ側（刃物Ｔ側あるいはワークＷ側）の端面５０ａについてのＸ方向の変位を計測する。刃物側位置計測装置７２は、第２スケール７２ａと、第２読み取り装置７２ｂと、を有する。第２スケール７２ａは、第１スケール７１ａと同様に、例えば、断面が円形状、楕円形状、又は多角形状の棒状の部材であり、Ｘ方向に沿って直線状に配置される。第２スケール７２ａは、中心軸がタレット５０の回転の軸心ＡＸ２に一致して、刃物台５及びタレット５０をＸ方向に貫通して配置されており、刃物台５及びタレット５０と一体に設けられる。第２スケール７２ａは、タレット５０の－Ｘ側の端面５０ａにいわゆる片持ち状に支持される。第２スケール７２ａは、刃物台５に熱変形が生じた場合、刃物台５の熱変形に伴って変位する。

【0028】

第２スケール７２ａは、＋Ｘ側の端部が水平部７８をＸ方向に貫通し＋Ｘ側に突出して配置される。第２スケール７２ａは、第１スケール７１ａと同様に、Ｘ方向に並んで配置された目盛りＭ２を有する。目盛りＭ２は、光学的又は磁気的に読み取り可能である。目盛りＭ２は、第２スケール７２ａのうち水平部７８の内部に挿入される領域に配置される。第２スケール７２ａが貫通する水平部７８の位置が第２基準位置Ｐ２となる。

【0029】

第２スケール７２ａは、－Ｘ側の端面７２ｃがタレット５０の－Ｘ側の端面５０ａに一致して配置される。この端面７２ｃは、Ｘ方向の位置がタレット５０の端面５０ａに一致する。端面５０ａは、刃物台５の第３基準位置Ｐ３である。従って、第２スケール７２ａの端面７２ｃは、第３基準位置Ｐ３に配置されている。すなわち、刃物側位置計測装置７２は、ベッド３における第２基準位置Ｐ２に対して、第３基準位置Ｐ３の位置を計測する。なお、第１基準位置Ｐ１及び第２基準位置Ｐ２は、主軸半径方向に対して互いに熱変位量が等しい位置であり、互いに一致している。また、第１基準位置Ｐ１及び第２基準位置Ｐ２は、熱膨張係数の低いインバー材等にそれぞれ設定されているので、両者が相対的に移動することを防止できる。ただし、第１基準位置Ｐ１と第２基準位置Ｐ２とを別の基準フレーム等に配置させてもよい。

【0030】

第２読み取り装置７２ｂは、水平部７８の第２基準位置Ｐ２に固定される。第２基準位置Ｐ２は、水平部７８の内部のうちタレット５０の軸心ＡＸ２に重なる位置である。第２読み取り装置７２ｂは、例えば、磁性部分と非磁性部分とを検出する磁気ヘッドが用いられる。第２読み取り装置７２ｂは、目盛りＭ２（磁性部分及び非磁性部分）がＸ方向に変位する場合の変位を検出可能である。第２読み取り装置７２ｂは、目盛りＭ２がＸ方向に変位した場合、この変位を電気信号として制御装置２に送信する。このように、本実施形態の刃物側位置計測装置７２では、第２読み取り装置７２ｂが固定位置に配置され、第２スケール７２ａが変位する構成であるが、これに限定されない。例えば、第２スケール７２ａが水平部７８に固定され、第２読み取り装置７２ｂがタレット５０の端面５０ａに配置される構成でもよい。

【0031】

第１温度測定器７３は、例えば、刃物台５の－Ｚ側の端面に配置される。第１温度測定器７３は、刃物台５又はその近傍の第１温度ｔ１を測定する。第１温度測定器７３は、配管３２の温度を測定することにより、配管３２を流れるクーラントの温度を測定する。切削加工時には刃物Ｔに向けてクーラントが吐出されるため、クーラントが流れる配管３２の温度は切削加工時の刃物Ｔ及びその周囲の温度にほぼ等しい。従って、配管３２内のクーラントの温度を測定することにより、切削時の刃物台５又はその近傍の第１温度ｔ１を測定することができる。

【0032】

第２温度測定器７４は、主軸台４（又は主軸１０）及び／又はその近傍の温度である第２温度を１つ以上測定する。第２温度測定器７４は、主軸台４の第２温度ｔ２を測定可能であれば、その取り付け位置は任意であり、例えば、主軸１０近傍に取り付けられてもよいし、主軸台４又は主軸１０の内部に配置されてもよい。また、第２温度測定器７４は、配置されなくてもよい。本実施形態において、第２温度測定器７４は、主軸台４の＋Ｘ側の側面に取り付けられる。なお、第２温度測定器７４によって検出される第２温度ｔ２は、例えば、図１に示す主軸１０の近傍の領域ＴＥＭ１（破線で囲んだ領域）と同一又はほぼ同一の温度である。

【0033】

第３温度測定器７９は、カバーＣの内側に設けられる。第３温度測定器７９は、カバーＣの内側の第３温度ｔ３を測定する。本実施形態において、カバーＣの内側の第３温度ｔ３は、刃物台５及び主軸台４の周囲の外気温度に対応する。従って、第３温度測定器７９は、第３温度ｔ３を測定することにより、刃物台５及び主軸台４の周囲の外気温度に対応する温度を測定することができる。なお、第３温度測定器７９は、カバーＣの内側に限定されず、例えば、カバーＣの外側に配置されてもよいし、カバーＣの外側から離れて（本体部１から離れて）設けられてもよい。

【0034】

第４温度測定器７５は、送り台６２の温度である第４温度ｔ４を測定する。第４温度測定器７５は、例えば、送り台６２の表面に取り付けられ、送り台６２の温度を測定することが可能である。なお、第４温度測定器７５は、送り台６２の内部に配置されてもよい。本実施形態において、第４温度測定器７５は、送り台６２の＋Ｘ側かつ－Ｚ側の角部において＋Ｙ側の面に取り付けられる。なお、第４温度測定器７５によって検出される第４温度ｔ４は、例えば、図１に示す送り台６２の－Ｘ側の領域ＴＥＭ２（破線で囲んだ領域）と同一又はほぼ同一の温度である。

【0035】

第５温度測定器７６は、ベッド３の＋Ｙ側の面であって、刃物台５の－Ｚ側の領域に配置される。第５温度測定器７６は、ベッド３のうち当該刃物台５の－Ｚ側の領域の温度（第５温度）ｔ５を測定する。なお、第５温度測定器７６によって検出される第５温度ｔ５は、例えば、図１に示す刃物台５の＋Ｚ側の端面の領域ＴＥＭ３の温度と同一又はほぼ同一の温度である。また、第４温度測定器７５及び第５温度測定器７６の一方又は双方は、配置されなくてもよい。

【0036】

制御装置２は、図１に示すように、例えば、コンピュータであり、数値制御機能及びプログラマブルコントローラなどを有する。制御装置２は、移動制御部２１と、演算部２２と、運転実行部２３と、係数調整部２４と、記憶部２５と、入力部２６と、表示部２７と、を有する。移動制御部２１は、移動装置６のＸ方向駆動部６４及びＺ方向駆動部６５を制御することにより、ワークＷと刃物ＴとをＸ方向及びＺ方向に相対的に移動させる。移動制御部２１は、ワークＷと刃物Ｔとの間のＸ方向の相対移動を制御する場合、主軸１０の主軸軸心ＡＸ１と刃物Ｔの刃先ＴａとのＸ方向の距離Ｌを制御する。

【0037】

この距離Ｌは、主軸台４のＸ方向の位置と、刃物台５に取り付けられるタレット５０、ホルダ５１及び刃物ＴのＸ方向の取り付け寸法とによって求められる。また、距離Ｌは、例えば、主軸１０に保持したテストピースに刃物Ｔを突き当てて（もしくは実際に切削して）計測してもよい。また、制御装置２は、後述する各熱変位量に基づいてワークＷの加工データ（例えば座標値等）を補正し、補正後の加工データに基づいて移動制御部２１によりＸ方向駆動部６４及びＺ方向駆動部６５を制御する。

【0038】

演算部２２は、例えば、記憶部２５に記憶されたプログラム及びデータに基づいて、各種の演算を行う。演算部２２は、主軸側位置計測装置７１で計測された主軸軸心ＡＸ１のＸ方向についての変位（位置）に基づいて、主軸台熱変位量ΔＳを算出する。主軸台熱変位量ΔＳは、熱によって生じた主軸台４の熱変位量である。また、演算部２２は、刃物側位置計測装置７２で計測された第３基準位置Ｐ３のＸ方向についての変位（位置）に基づいて、刃物台熱変位量ΔＴを算出する。刃物台熱変位量ΔＴは、熱によって生じた刃物台５の熱変位量である。

【0039】

演算部２２は、第１温度測定器７３で測定された第１温度ｔ１に基づいて、刃物熱変位量ΔＨを推定する。刃物熱変位量ΔＨは、第３基準位置Ｐ３から刃物Ｔの刃先Ｔａまでの部分（ホルダ５１及び刃物Ｔ）のＸ方向についての熱変位量である。第１温度ｔ１と刃物熱変位量ΔＨとの間には所定の相関関係がある。第１温度ｔ１と刃物熱変位量ΔＨとの相関関係は、実験やシミュレーションなどにより予め求められる。この相関関係は、例えば、第１温度ｔ１の値を変数とする刃物熱変位量ΔＨの関数データとして、記憶部２５に記憶される。この場合、演算部２２は、記憶部２５に記憶される関数データを用いて、第１温度ｔ１の値に対応する刃物熱変位量ΔＨを算出する。

【0040】

また、演算部２２は、第２温度測定器７４が測定した主軸１０の温度（第２温度）ｔ２に基づいて、主軸軸心熱変位量Δθｓを推定してもよい。主軸軸心熱変位量Δθｓは、図４に示すように、読み取り基準に対する主軸軸心ＡＸ１の熱変位量である。例えば、主軸軸心熱変位量Δθｓは、第１読み取り装置７１ｂ又は第１読み取り装置７１ｂの近傍を中心とした主軸台４のＺ軸周りの熱変位量のうち、Ｘ方向の成分を抽出した値である。主軸軸心熱変位量Δθｓは、例えば、主軸台４とＺ方向ガイド６３との間に形成される隙間の熱変位に起因した主軸軸心ＡＸ１の熱変位量を含む。

【0041】

第２温度ｔ２と主軸軸心熱変位量Δθｓとの間には所定の相関関係がある。主軸軸心熱変位量Δθｓは、第２温度ｔ２と第４温度ｔ４との温度差が増加するに従って、＋（プラス）側の絶対値が増加する。なお、第２温度と第４温度ｔ４との間に相関関係がある場合には、第２温度ｔ２の値から第４温度ｔ４の温度を算出し、算出結果に基づいて温度差を算出してもよい。このような第２温度ｔ２と第４温度ｔ４との温度差と、主軸軸心熱変位量Δθｓとの相関関係は、実験又はシミュレーションなどにより予め求められる。この相関関係は、例えば、温度差の値を変数とする主軸軸心熱変位量Δθｓの関数データとして、記憶部２５に記憶される。この場合、演算部２２は、記憶部２５に記憶される関数データを用いて、第２温度ｔ２の値に対応する主軸軸心熱変位量Δθｓを算出する。

【0042】

なお、制御装置２は、移動制御部２１及び演算部２２がソフトウェアにより実現されてもよい。また、制御装置２は、移動制御部２１と演算部２２とで別の制御装置によって構成されてもよい。また、記憶部２５は、例えば、制御装置２に内蔵されたハードディスク、あるいは持ち運び可能なＣＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリなどが用いられてもよい。

【0043】

また、演算部２２は、第１温度測定器７３が測定した配管３２の温度（第１温度）ｔ１から取付位置熱変位量Δθｔを推定する。取付位置熱変位量Δθｔは、図３に示すように、第２スケール７２ａの－Ｘ側の端面７２ｃ（あるいはタレット５０の回転中心）に対するタレット５０の刃物取付位置の熱変位量である。取付位置熱変位量Δθｔは、端面７２ｃを中心とした刃物台５のＸ軸周りの熱変位量のうち、Ｘ方向の成分を抽出した値である。

【0044】

第１温度ｔ１と取付位置熱変位量Δθｔとの間には所定の相関関係がある。取付位置熱変位量Δθｔは、第１温度ｔ１と第５温度ｔ５との温度差が増加するに従って、－（マイナス）側の絶対値が増加する。このような第１温度ｔ１と第５温度ｔ５との温度差と取付位置熱変位量Δθｔとの相関関係は、実験又はシミュレーションなどにより予め求められる。この相関関係は、例えば、第１温度ｔ１と第５温度ｔ５との温度差の値を変数とする取付位置熱変位量Δθｔの関数データとして、記憶部２５に記憶される。この場合、演算部２２は、記憶部２５に記憶される関数データを用いて、第１温度ｔ１と第５温度ｔ５との温度差に対応する取付位置熱変位量Δθｔを算出する。

【0045】

また、演算部２２は、第３温度測定器７９が測定した第３温度ｔ３から主軸軸心ＡＸ１と刃物Ｔの刃先（加工先端）刃先Ｔａとの熱変位量である外気要因熱変位量ΔＧを推定する。外気要因熱変位量ΔＧは、第２スケール７２ａの－Ｘ側の端面７２ｃ（あるいはタレット５０の回転中心）に対するタレット５０の刃物取付位置の熱変位量のうち、外気温度に起因する熱変位量である。外気要因熱変位量ΔＧは、端面７２ｃを中心とした刃物台５のＸ軸周りの熱変位量のうち、Ｘ方向の成分を抽出した値である。

【0046】

第３温度ｔ３と外気要因熱変位量ΔＧとの間には所定の相関関係がある。第３温度ｔ３と外気要因熱変位量ΔＧとの相関関係は、実験又はシミュレーションなどにより予め求められる。この相関関係は、例えば、第３温度ｔ３の値を変数とする外気要因熱変位量ΔＧの関数データとして、記憶部２５に記憶される。この場合、演算部２２は、記憶部２５に記憶される関数データを用いて、第３温度ｔ３に対応する外気要因熱変位量ΔＧを算出する。また、第３温度測定器７９は、配置されなくてもよい。この場合、後述する所定補正式では、第３温度ｔ３に基づく外気要因熱変位量ΔＧは除外される。

【0047】

演算部２２は、上述した主軸台熱変位量ΔＳ、刃物台熱変位量ΔＴ、刃物熱変位量ΔＨ、主軸軸心熱変位量Δθｓ、取付位置熱変位量Δθｔ、及び外気要因熱変位量ΔＧを補正値に含めて主軸台４と刃物台５との相対移動量を演算することができる。この場合、補正値ΔＸは、以下の所定補正式で表される。

【0048】

ΔＸ＝ΔＳ＋ΔＴ＋ΔＨ＋Δθｓ＋Δθｔ＋ΔＧ
このうち、Δθｓ、Δθｔ、ΔＧについては、
Δθｓ＝Ｋ１・Δｔ２＋Ｋ２・Δｔ４
Δθｔ＝Ｋ３・Δｔ１＋Ｋ４・Δｔ５
ΔＧ ＝Ｋ５・Δｔ３
で表される。なお、Δｔ１からΔｔ５のそれぞれは、所定期間における第１温度ｔ１から第５温度ｔ５の変化量である。また、Ｋ１からＫ５のそれぞれは、係数である。

【0049】

運転実行部２３は、上記の所定補正式を用いつつ、工作機械１００に調整用連続運転を実行させる。調整用連続運転は、ワークＷを切削せずに主軸１０、主軸台４、及び刃物台５を駆動させる空加工を挟んで複数のワークＷを断続的に加工する運転である。ワークＷを切削しない空加工としては、例えば、把持爪（チャック）１１ａにワークＷを把持させずに主軸１０、主軸台４、及び刃物台５を駆動させる形態と、把持爪１１ａにワークＷを把持させて主軸１０、主軸台４、及び刃物台５を駆動させつつ刃物ＴによりワークＷを切削しない（切削による切り屑を出さない）形態と、がある。この形態のうち、把持爪１１ａにワークＷを把持させつつ刃物ＴによりワークＷを切削しない形態では、運転実行部２３は、例えば、刃物ＴがワークＷに接触しないように、主軸台４及び刃物台５の移動量に対してオフセットを設定した状態で主軸台４及び刃物台５の駆動を制御する。運転実行部２３は、刃物Ｔの加工先端である刃先Ｔａが摩耗しない、又はほぼ摩耗しない範囲で、加工するワークＷの数を設定する。

【0050】

図５は、調整用連続運転の運転サイクルの一例を示すグラフである。図５の横軸は工作機械１００の電源投入時からの経過時間を示し、縦軸は加工後のワークＷの径を示している。なお、図５の縦軸は、設計値に対する加工後のワークＷの寸法を示している。図５に示す例において、運転実行部２３は、加工するワークＷの数を、例えば１３個として設定している。運転実行部２３は、まず、工作機械１００の電源がオフの状態から電源が投入されてオンに切り替わると、１個目のワークＷの加工を行うように制御する。１個目のワークＷの加工を行った後、運転実行部２３は、電源投入時から１５分が経過するまで、すなわち、次のワークＷの加工開始までの間、空加工を行うように制御する。空加工は、ワークＷを切削せずに主軸１０を回転させつつ、主軸台４をＸ方向に移動させ、かつ、刃物台５をＺ方向に移動させる。空加工の形態としては、上記のように、把持爪１１ａにワークＷを把持させずに主軸１０の回転等を行う。すなわち、この空加工は、ワークＷを加工するときの動作を、ワークＷなしで行う動作である。また、空加工の他の形態としては、把持爪１１ａにワークＷを把持させ、主軸１０の回転等を行うが、刃物ＴによるワークＷの切削を行わない。なお、空加工において、いずれの形態を行うかは任意である。

【0051】

次に、運転実行部２３は、電源投入時から１５分経過後に２個目のワークＷの加工を行うように制御し、電源投入時から３０分経過後に３個目のワークＷの加工を行うように制御する。つまり、２個目及び３個目のワークＷの加工は、それぞれ１５分間隔で行う。また、運転実行部２３は、２個目のワークＷの加工後から３個目のワークＷの加工開始までの間と、３個目のワークＷの加工後から４個目のワークＷの加工開始までの間とのそれぞれにおいて、空加工を行うように制御する。

【0052】

次に、運転実行部２３は、電源投入時から１時間経過後に４個目のワークＷの加工を行うように制御する。つまり、４個目のワークＷの加工は、３個目のワークＷの加工に対して３０分間隔で行う。４個目のワークＷの加工を行った後、運転実行部２３は、次のワークＷの加工開始までの間、空加工を行うように制御する。

【0053】

そして、運転実行部２３は、電源投入時から２時間経過後に５個目のワークＷの加工を行うように制御し、電源投入時から３時間経過後に６個目のワークＷの加工を行うように制御する。つまり、５個目及び６個目のワークＷの加工は、それぞれ１時間間隔で行う。また、運転実行部２３は、５個目のワークＷの加工後から６個目のワークＷの加工開始までの間、空加工を行うように制御する。電源投入時から１時間の間で４個のワークＷを加工するのは、電源投入時から１時間の間で熱変位が大きく、熱変位の履歴を細かく取得するためである。

【0054】

６個目のワークＷの加工を行った後、運転実行部２３は、工作機械１００の電源を投入した状態で、動作を停止させる。この場合、加工プログラムが停止され、空加工も実行されない。このような停止期間を設けることにより、工場等の休憩時間又は工具交換などで工作機械１００の動作を停止した場合（加工プログラムを停止した場合）、その後の熱変位のデータを取得することができ、所定補正式の汎用性を向上させることができる。工作機械１００の動作が停止してから１時間経過後、運転実行部２３は、工作機械１００の運転を再開させると同時に、７個目のワークＷの加工を行うように制御する。なお、停止時間は１時間に限定されず、例えば、１５分又は３０分などにんいに設定可能である。また、停止回数は１回に限定されず、２回以上であってもよい。７個目のワークＷの加工を行った後、運転実行部２３は、次のワークＷの加工開始までの間、空加工を行うように制御する。

【0055】

次に、運転実行部２３は、運転再開から１５分経過後に８個目のワークＷの加工を行うように制御し、運転再開から３０分経過後に９個目のワークＷの加工を行うように制御する。つまり、８個目及び９個目のワークＷの加工は、それぞれ１５分間隔で行う。また、運転実行部２３は、８個目のワークＷの加工後から９個目のワークＷの加工開始までの間と、９個目のワークＷの加工後から１０個目のワークＷの加工開始までの間とのそれぞれにおいて、空加工を行うように制御する。

【0056】

次に、運転実行部２３は、運転再開から１時間経過後に１０個目のワークＷの加工を行うように制御する。つまり、１０個目のワークＷの加工は、９個目のワークＷの加工に対して３０分間隔で行う。１０個目のワークＷの加工を行った後、運転実行部２３は、次のワークＷの加工開始までの間、空加工を行うように制御する。運転再開時から１時間の間で４個のワークＷを加工するのは、電源投入時と同様に、運転再開時から１時間の間で熱変位が大きく、熱変位の履歴を細かく取得するためである。

【0057】

そして、運転実行部２３は、運転再開から２時間経過後に１１個目のワークＷの加工を行うように制御し、電源投入時から３時間経過後に１２個目のワークＷの加工を行うように制御し、する。電源投入時から４時間経過後に１３個目のワークＷの加工を行うように制御する。つまり、１１個目、１２個目及び１３個目のワークＷの加工は、それぞれ１時間間隔で行う。また、運転実行部２３は、１１個目のワークＷの加工後から１２個目のワークＷの加工開始までの間と、１２個目のワークＷの加工後から１３個目のワークＷの加工開始までの間とのそれぞれにおいて、空加工を行うように制御する。運転実行部２３は、１３個目のワークＷを加工した後、工作機械１００の運転を停止させる。

【0058】

このように、運転実行部２３は、例えば電源投入又は運転再開により工作機械１００が動作を開始する場合など、工作機械１００における熱変位が大きいと予測される場合には、ワークＷの加工間隔を短くする。その後、工作機械１００における熱変位が小さくなると予測される場合には、ワークＷの加工間隔を長くする。運転実行部２３は、１３個目のワークＷの加工を行った後、工作機械１００の動作を停止させる。

【0059】

図５に示すように、１個目のワークＷは、設計値（所望値）からのズレ量が０であるが、時間経過とともにズレが大きくなっていることが示されている。また、工作機械１００の動作停止を挟むと、一旦ズレ量が小さくなるが、運転再開から時間経過とともにズレが大きくなっていることが示されている。なお、１３個目のワークＷのズレは、１２個目のワークＷのズレより小さいが、設計値（所望値）からのズレ量が大きいことに変わりない。なお、調整用連続運転において、ワークＷを加工するタイミングで、第１温度ｔ１から第５温度ｔ５が計測されている。

【0060】

係数調整部２４は、調整用連続運転時における加工後のワークＷの寸法と、設計値とのズレである変位量、及びワークＷを加工したタイミングの第１温度ｔ１から第５温度ｔ５に基づいて、この変位量を減少させるように所定補正式の所定熱変位量の推定に用いた係数を調整する。本実施形態において、係数調整部２４は、主軸軸心熱変位量Δθｓの推定に用いる係数Ｋ１及びＫ２と、取付位置熱変位量Δθｔの推定に用いる係数Ｋ３及びＫ４と、外気要因熱変位量の推定に用いる係数Ｋ５のそれぞれを調整する。係数Ｋ１からＫ５の調整は、例えば、係数Ｋ１からＫ５にそれぞれ予め用意した値を代入して、変位量が最も小さくなる係数Ｋ１からＫ５の組み合わせを選択することにより行う。

【0061】

図６は、係数調整部２４による係数の調整前後の所定熱変位量を示すグラフである。図６の横軸は工作機械１００の電源投入時からの経過時間を示している。図６の縦軸は、加工後のワークＷの径の変位量を示している。図６の縦軸の０は、設計値からのズレがない（熱変位がない）値であり、０より上側がワークＷの径の増加側のズレ、下側がワークＷの径の減少側のズレを示している。図６に示すように、係数調整前の補正値（所定補正式）によりワークＷを加工した場合に比べて、係数調整後の補正値（係数調整後の所定補正式）によりワークＷを加工した場合の方が、運転開始から８時間を経過する間において、加工後のワークＷにおける設計値からのズレが小さくなっていることが確認される。

【0062】

入力部２６は、調整用連続運転時における加工後のワークＷの寸法を入力可能である。入力部２６としては、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力インターフェースを用いることができる。入力部２６による入力結果は、制御装置２の係数調整部２４に送られる。入力部２６によりワークＷの寸法が入力された場合、係数調整部２４は、入力部２６に入力されたワークＷの各寸法に基づいて、先に設定されている上記の所定補正式における係数Ｋ１からＫ５をそれぞれ調整する。

【0063】

表示部２７は、制御装置２から出力される所定の情報を表示可能である。表示部２７としては、例えば液晶パネル、有機エレクトロルミネセンスパネル等のディスプレイ装置が用いられる。例えば、入力部２６からの入力結果を係数調整部２４が表示部２７に出力することにより、表示部２７は、入力部２６における入力結果を表示可能である。

【0064】

図７は、表示部２７に表示される表示画面の一例を示す図である。図７に示す例において、表示部２７の表示画面Ｇには、調整用連続運転時に加工対象となる１３個のワークＷのそれぞれについてのワーク径を入力するための入力欄Ｒが表示されている。入力欄Ｒには、ワークＷの加工順に応じて連続番号１から１３のワーク番号が付与されている。作業者は、入力欄Ｒの各ワークＷの寸法を、入力部２６を操作して入力する。このように、作業者は、入力欄Ｒに入力部２６を用いてワークＷの寸法を入力するといった簡単な作業により、係数Ｋ１からＫ５の調整を実行させることができる。

【0065】

なお、制御装置２は、移動制御部２１、演算部２２、運転実行部２３、及び係数調整部２４がソフトウェアにより実現されてもよい。また、制御装置２は、移動制御部２１、演算部２２、運転実行部２３、及び係数調整部２４の少なくとも１つが別の制御装置によって構成されてもよい。また、記憶部２５は、例えば、制御装置２に内蔵されたハードディスク、あるいは持ち運び可能なＣＤ－ＲＯＭ、ＵＳＢメモリなどが用いられてもよい。

【0066】

次に、以上のように構成された工作機械１００の動作について説明する。まず、加工対象であるワークＷを把持爪１１ａによって主軸１０に保持させる。ワークＷを主軸１０に保持させた後、制御装置２は、主軸１０を主軸軸心ＡＸ１の軸周り方向（θＺ方向）に回転させることにより、ワークＷを主軸軸心ＡＸ１の軸周り方向に回転させる。

【0067】

続いて、制御装置２は、移動制御部２１によってＸ方向駆動部６４及びＺ方向駆動部６５を制御し、ワークＷと刃物Ｔとを相対的に移動させることにより刃物Ｔの刃先ＴａでワークＷを切削加工する。なお、ワークＷと刃物Ｔとの相対的な移動量及び速度などに関する加工データは、例えば上位の制御装置からの送信あるいは作業者による入力によって記憶部２５等に保管されている。加工データは、例えば、刃物Ｔの刃先Ｔａが移動すべき軌跡の座標データなどである。移動制御部２１は、記憶部２５等の加工データに基づいてＸ方向駆動部６４及びＺ方向駆動部６５を駆動させる。

【0068】

ワークＷの切削を行う場合、環境温度の変化、ワークＷの切削時に生じる切削熱、及び運転に伴う各部位の発熱などにより、主軸台４、刃物台５、主軸１０、タレット５０、刃物Ｔ、ホルダ５１、ベッド３等が熱変形し、主軸軸心ＡＸ１と刃物Ｔの刃先Ｔａとの間のＸ方向の距離が変動する。この距離の変動により、初期に設定された基準位置又は基準距離（例えば、主軸軸心ＡＸ１と刃先Ｔａとの間のＸ方向の距離Ｌなど）が変化し、ワークＷに対する刃物Ｔの刃先Ｔａの位置が想定値（加工データに基づく設定値）からずれてしまう。このため、本実施形態では、演算部２２において、熱変位量を算出又は推定し、主軸１０と刃物Ｔとの相対移動量である補正値ΔＸを演算して加工データを補正する。

【0069】

図８は、距離Ｌの補正値を算出する処理の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、演算部２２は、主軸側位置計測装置７１で計測された主軸軸心ＡＸ１のＸ方向についての変位（位置）に基づいて、主軸台熱変位量ΔＳを算出する（ステップＳ０１）。また、演算部２２は、刃物側位置計測装置７２で計測された第３基準位置Ｐ３のＸ方向についての変位（位置）に基づいて、刃物台熱変位量ΔＴを算出する（ステップＳ０２）。また、演算部２２は、第１温度測定器７３で測定された配管３２の温度（第１温度）に基づいて、刃物熱変位量ΔＨを推定する（ステップＳ０３）。

【0070】

演算部２２は、第２温度測定器７４が測定した主軸台４の温度（第２温度）に基づいて、上記したように、主軸軸心熱変位量Δθｓを推定する（ステップＳ０４）。また、演算部２２は、第１温度測定器７３が測定した配管３２の温度（第１温度）から取付位置熱変位量Δθｔを推定する（ステップＳ０５）。また、演算部２２は、第３温度測定器７９が測定したカバーＣの内側の温度（第３温度）に基づいて、上記したように、外気要因熱変位量ΔＧを推定する（ステップＳ０６）。

【0071】

演算部２２は、算出又は推定した主軸台熱変位量ΔＳ、刃物台熱変位量ΔＴ、刃物熱変位量ΔＨ、主軸軸心熱変位量Δθｓ、取付位置熱変位量Δθｔ及び外気要因熱変位量ΔＧに基づいて、主軸１０の主軸軸心ＡＸ１と、刃物Ｔの刃先Ｔａとの相対移動量である補正値ΔＸ（ΔＸ＝ΔＳ＋ΔＴ＋ΔＨ＋Δθｓ＋Δθｔ＋ΔＧ）を演算する（ステップＳ０７）。

【0072】

移動制御部２１は、演算部２２で算出された相対移動量（補正値ΔＸ）に基づいて加工データを補正し、この補正した加工データに基づいてＸ方向駆動部６４及びＺ方向駆動部６５を駆動させ、ワークＷを切削加工する（ステップＳ０８）。ステップＳ０８において、補正した加工データに基づいてワークＷを切削加工するので、Ｘ方向（ワークＷの切込み量）及びＺ方向（刃先Ｔａの送り量）について、工作機械１００（本体部１）の熱変形の影響が排除されてワークＷが加工され、ワークＷを所望の寸法に正確に切削加工を行うことができる。

【0073】

ワークＷの切削加工が終了した場合、把持爪１１ａによる保持を解除し、ワークＷを主軸１０から取り出す。なお、主軸１０に対するワークＷの搬入又は搬出は、不図示のワーク搬送装置によって行ってもよい。なお、ワーク搬送装置によりワークＷの搬入から搬出までの一連の動作は、例えば、制御装置２からの指示によって行われてもよく、また、作業者のマニュアル操作によって行われてもよい。ワーク搬送装置によりワークＷの搬入から搬出までの一連の動作が制御装置２で行うことにより、ワークＷの加工を自動で行うことができる。

【0074】

また、運転実行部２３は、調整用連続運転を実行する（ステップＳ０９）。ステップＳ０９において、運転実行部２３は、予め定められたスケジュールにおいて調整用連続運転を実行させてもよいし、作業者等からの実行指示により調整用連続運転を実行させてもよい。例えば、運転実行部２３は、工場等の稼働を停止する休日又は祝日等に調整用連続運転を実行させてもよいし、加工するワークＷが変わったタイミング、又は刃物Ｔを交換したタイミングで実行させてもよい。

【0075】

図９は、調整用連続運転の一例を示すフローチャートである。図９に示すように、運転実行部２３は、調整用連続運転を実行するか否かの判定を行う（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において、運転実行部２３は、例えば、加工プラグラム中に調整用連続運転を行うためのフラグの有無を判断し、フラグがある場合には調整用連続運転を実行するよう制御する（ステップＳ１１のＹＥＳ）。なお、運転実行部２３は、例えば、上記したフラグが無い場合、調整用連続運転を実行しないと判定し（ステップＳ１１のＮＯ）、ステップＳ１１の処理を繰り返し行う。なお、上記したフラグとしては、例えば、タイマー等により工作機械１００を稼働させてから所定期間が経過した場合、又は作業者等により入力部２６から調整用連続運転を行う旨の入力があった場合等が挙げられる。

【0076】

調整用運転を実行する場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、運転実行部２３は、１個のワークＷの加工を開始する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、運転実行部２３は、予め設定されている所定補正式により算出された補正値ΔＸを用いて主軸台４及び刃物台５の動作を制御する。１個のワークの加工を行った後、運転実行部２３は、空加工を実行する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、運転実行部２３は、把持爪１１ａにワークＷを把持させずに、又は把持爪１１ａに把持されたワークＷを刃物Ｔで切削しないように主軸１０、主軸台４、及び刃物台５を駆動する。運転実行部２３は、空加工を実行してから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ０４）。所定時間が経過していない場合（ステップＳ１４のＮＯ）、運転実行部２３は、空加工を継続させる。

【0077】

所定時間が経過した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、運転実行部２３は、加工済みのワークＷが所定数に到達したか否かを判定する（ステップＳ１５）。運転実行部２３は、加工済みのワークＷが所定数に到達していないと判定した場合（ステップＳ１５のＮＯ）、上記したステップＳ１２に戻り、１個のワークＷを加工させ、加工済みのワークＷが所定数に到達するまで、上記のステップＳ１２からＳ１４の動作を繰り返し行うように制御する。運転実行部２３は、加工済みのワークＷが所定数に到達したと判定した場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）、加工後のワークＷの寸法を入力して（ステップＳ１６）、調整用連続運転を終了する。ステップＳ１６において、加工後のワークＷの寸法の入力は、例えば、作業者が入力部２６を用いて入力してもよいし、ワークＷの寸法を計測する計測装置から自動で送られて入力される形態のいずれであってもよい。

【0078】

ステップＳ０９の調整用連続運転を実行した後、図８に示すように、係数調整部２４は、調整用連続運転時における加工後のワークＷの寸法と、設計値との変位量に基づいて、この変位量を減少させるように、所定熱変位量の推定に用いた所定補正式の係数Ｋ１からＫ５を調整する（ステップＳ１０）。係数Ｋ１～Ｋ５が調整された後、制御装置２は、係数調整後の所定補正式により算出される補正値を用いて、新たな切削加工を行うように制御してもよい。

【0079】

このように、実施形態に係る工作機械１００は、上記した調整用連続運転を実行し、調整用連続運転時における加工後のワークＷの寸法と、設計値との変位量に基づいて、この変位量を減少させるように、所定補正式の所定熱変位量の推定に用いた係数Ｋ１からＫ５を調整するため、主軸軸心ＡＸ１と刃先Ｔａとの距離Ｌについて、熱変形による変位に応じた補正値を工作機械１００に合わせて調整することができ、ワークＷを高精度に加工することができる。

【0080】

上記した本実施形態を４台の工作機械１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄに適用した場合の具体例について説明する。工作機械１００Ａから１００Ｄは、それぞれ上記した工作機械１００と同様の構成を有している。また、工作機械１００Ａから１００Ｄには、予め用意された所定補正式（以下、この所定補正式を基準補正式と称す）が与えられている。この基準補正式は、工作機械１００Ａから１００Ｄと異なる別の工作機械を用いて算出されている。この別の工作機械についても、上記した工作機械１００と同様の構成を有している。

【0081】

図１０（Ａ）は、工作機械１００Ａについて係数Ｋ１からＫ５の調整前後の熱変位量を示すグラフであり、図１０（Ｂ）は工作機械１００Ｂについて係数Ｋ１からＫ５の調整前後の所定熱変位量を示すグラフである。図１１（Ａ）は工作機械１００Ｃについて係数Ｋ１からＫ５の調整前後の所定熱変位量を示すグラフであり、図１１（Ｂ）は、工作機械１００Ｄについて係数Ｋ１からＫ５の調整前後の所定熱変位量を示すグラフである。図１０及び図１１において、横軸は工作機械１００Ａから１００Ｄの電源投入時からの経過時間を示しており、縦軸は設計値に対するワークＷの径の変位量（ズレ）を示している。図１０及び図１１の縦軸の０は、設計値からのズレがない（熱変位がない）値を示し、０より上側がワークＷの径の増加側のズレ、下側がワークＷの径の減少側のズレを示している。

【0082】

図１０（Ａ）及び（Ｂ）、図１１（Ａ）及び（Ｂ）において、点線は、係数調整前の基準補正式により算出された補正値を用いたときの変位量であり、実線は、係数調整後の基準補正式により算出された補正値を用いたときの変位量である。図１０（Ａ）から図１１（Ｂ）の点線に示すように、工作機械１００Ａから１００Ｄに対して基準補正式により算出された補正値を適用した場合、時間の経過とともに異なる変位を示し、それぞれの変位の範囲が大きい。すなわち、各工作機械１００Ａ等に共通の基準補正式を適用した場合には、設計値に対して大きい範囲（例えば±１５μｍの範囲など）の加工誤差によりワークＷの生産（加工）を行うことを可能にしているが、より加工誤差が小さい（設計値に近い）高精度な生産を実現できない。

【0083】

本実施形態によれば、各工作機械１００Ａから１００Ｄについて、係数Ｋ１からＫ５を調整した補正式（所定補正式）により算出された補正値を用いるので、図１０（Ａ）から図１１（Ｂ）の実線に示すように、変位の範囲が小さくなっている。すなわち、設計値に対して小さい範囲（例えば±５μｍの範囲など）の加工誤差によりワークＷの加工（生産）を行うことが可能となり、加工誤差が小さい（設計値に近い）高精度な加工を実現することができる。従って、各工作機械１００Ａから１００Ｄは、それぞれ係数Ｋ１からＫ５が調整されることにより、ワークＷを高精度に加工できるようにチューニングされたといえる。

【0084】

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記した実施形態では、主軸軸心熱変位量Δθｓを第２温度から推定しているが、この形態に限定されない。例えば、工作機械の運転開始から経過時間によって主軸軸心熱変位量Δθｓを推定してもよい。主軸軸心熱変位量Δθｓは、運転開始から所定値まで増加する。このような運転開始からの時間と主軸軸心熱変位量Δθｓとの関係は、例えば、運転開始からの時間を変数とする主軸軸心熱変位量Δθｓの関数データとして、記憶部２５に記憶されてもよい。この場合、演算部２２は、記憶部２５に記憶される関数データを用いて、運転開始からの時間に対応する主軸軸心熱変位量Δθｓを算出してもよい。

【0085】

上記したように、主軸軸心熱変位量Δθｓの値が工作機械の運転開始からの時間との間で相関関係を有している場合は、運転開始からの時間を計測して、この時間に対応する主軸軸心熱変位量Δθｓを算出すればよいので、第２温度を計測する第２温度測定器７４が不要となる。この構成により、本体部１の装置構成及び制御装置２の処理を簡略化することができる。

【符号の説明】

【0086】

Ｐ１・・・第１基準位置
Ｐ２・・・第２基準位置
Ｐ３・・・第３基準位置
Ｔ・・・刃物
Ｔａ・・・刃先
Ｗ・・・ワーク
ＡＸ１・・・主軸軸心
１・・・本体部
２・・・制御装置
３・・・ベッド
４・・・主軸台
５・・・刃物台
５ｂ・・・側面
５ｃ・・・固定位置
６・・・移動装置
７・・・計測装置
１０・・・主軸
１１・・・チャック駆動部
１１ａ・・・把持爪
２１・・・移動制御部
２２・・・演算部
２３・・・運転実行部
２４・・・係数調整部
２６・・・入力部
３０・・・冷却装置
３２・・・配管
５０・・・タレット
５０ａ・・・端面
７０・・・基準フレーム
７１・・・主軸側位置計測装置
７１ａ・・・第１スケール
７１ｂ・・・第１読み取り装置
７２・・・刃物側位置計測装置
７２ａ・・・第２スケール
７２ｂ・・・第２読み取り装置
７３・・・第１温度測定器
７４・・・第２温度測定器
７９・・・第３温度測定器
７５・・・第４温度測定器
７６・・・第５温度測定器
１００・・・工作機械

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】