特許 7155843 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】2022-10-11

(45)【発行日】2022-10-19

(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 20060101AFI20221012BHJP

   B23B 25/06 20060101ALI20221012BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20221012BHJP

   B23Q 17/20 20060101ALI20221012BHJP

   G05B 19/404 20060101ALI20221012BHJP

【ＦＩ】

B23Q15/18

B23B25/06

B23Q17/00 A

B23Q17/20 A

G05B19/404 K

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018190095

(22)【出願日】2018-10-05

(65)【公開番号】P2020059073

(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

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０７９５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２０５２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１５５３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２１０６３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０６７８７４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １５／１８

Ｂ２３Ｂ ２５／０６

Ｂ２３Ｑ １７／００ － １７／２４

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前記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、
前記刃物により複数のワークを順次加工させて通常運転を行いつつ、前記複数のワークのうち未加工のワークの少なくとも１つを計測用ワークとし、その計測用ワークに対して、前記通常運転において使用される前記刃物と同一の計測用刃物により、前記刃物によるワークの加工時における前記主軸、前記主軸台、及び前記刃物台の動作と同じ動作で加工させる計測用運転を実行させる運転実行部と、
前記計測用運転によって加工された前記計測用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】

前記運転実行部は、前記計測用運転の間において、前記複数のワークから所定時間間隔で取り出すことにより、複数の前記計測用ワークを前記計測用刃物によりそれぞれ加工させる、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記チャックは、前記計測用ワークを把持し、
前記刃物台には、前記計測用刃物が取付けられている、請求項１又は請求項２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記運転実行部は、予め設定されている前記所定補正式を用いて、前記計測用刃物により前記計測用ワークを加工させる、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】

前記計測用運転の実行中であることを表示する表示部を備える、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】

加工後の前記計測用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前記計測用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５のいずれか一項に記載の工作機械。

【請求項7】

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、を含む、工作機械を用いた加工方法であって、
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前記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、
前記刃物により複数のワークを順次加工させて通常運転を行いつつ、前記複数のワークのうち未加工のワークの少なくとも１つを計測用ワークとし、その計測用ワークに対して、前記通常運転において使用される前記刃物と同一の計測用刃物により、前記刃物によるワークの加工時における前記主軸、前記主軸台、及び前記刃物台の動作と同じ動作で加工させる計測用運転を実行させることと、
前記計測用運転によって加工された前記計測用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が知られている（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、その熱変動による移動量を正確に補正する必要がある。そのため、熱変動による移動量を補正するための補正式を予め用意しておき、この補正式を適用することが考えられる。この場合、工作機械の周辺環境、あるいは加工するワークの種類、使用する工具（刃物）等によって、上記した補正式では補正できない熱変動が生じることがあり、使用している補正式を修正する必要がある。この修正作業を実施する際、工作機械の稼働を停止したのでは生産効率（ワークの加工効率）を低下させることになる。

【0005】

本発明は、工作機械の稼働中に補正式を修正することによりワークを高精度に加工しつつ、工作機械による生産効率の低下を抑制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】

本発明の態様に係る工作機械は、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、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と、刃物により複数のワークを順次加工させて通常運転を行いつつ、複数のワークのうち未加工のワークの少なくとも１つを計測用ワークとし、その計測用ワークに対して、通常運転において使用される刃物と同一の計測用刃物により、刃物によるワークの加工時における主軸、主軸台、及び刃物台の動作と同じ動作で加工させる計測用運転を実行させる運転実行部と、計測用運転によって加工された計測用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】

また、運転実行部は、計測用運転の間において、複数のワークから所定時間間隔で取り出すことにより、複数の計測用ワークを計測用刃物によりそれぞれ加工させてもよい。また、チャックは、計測用ワークを把持し、刃物台には、前記計測用刃物が取付けられてもよい。また、運転実行部は、予め設定されている所定補正式を用いて、計測用刃物により計測用ワークを加工させてもよい。また、計測用運転の実行中であることを表示する表示部を備えてもよい。また、加工後の計測用ワークの寸法を入力可能な入力部を備え、係数調整部は、入力部に入力された計測用ワークの寸法に基づいて、係数を調整してもよい。

【0008】

本発明の態様に係る加工方法は、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、を含む、工作機械を用いた加工方法であって、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と、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と、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と、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と、刃物により複数のワークを順次加工させて通常運転を行いつつ、複数のワークのうち未加工のワークの少なくとも１つを計測用ワークとし、その計測用ワークに対して、通常運転において使用される刃物と同一の計測用刃物により、刃物によるワークの加工時における主軸、主軸台、及び刃物台の動作と同じ動作で加工させる計測用運転を実行させることと、計測用運転によって加工された計測用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。

【発明の効果】

【0009】

上記した工作機械及び加工方法によれば、複数のワークを順次加工させつつ、複数のワークのうちの計測用ワークに対して計測用刃物により加工させる計測用運転を実行し、加工後の計測用ワークの寸法と、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、工作機械による生産（ワークの加工）を停止させることなく所定補正式を修正することができ、ワークを高精度に加工しつつ、工作機械による生産効率（ワークの加工効率）が低下するのを抑制することができる。

【0010】

また、運転実行部が、計測用運転の間において、複数のワークから所定時間間隔で取り出すことにより、複数の計測用ワークを計測用刃物によりそれぞれ加工させる構成では、所定時間中においてワークの加工を継続して行うため、生産効率の低下を確実に抑制できる。また、チャックが、計測用ワークを把持し、刃物台には、計測用刃物が取付けられる構成では、生産用のワークの加工と、計測用ワークの加工とを区別して行うため、生産効率の低下を確実に抑制できる。また、運転実行部が、予め設定されている所定補正式を用いて、計測用刃物により計測用ワークを加工させる構成では、所定補正式を用いたときの設計値からのズレ、又は所定補正式を用いないときの設計値からのズレに基づいて所定補正式を修正するので、ワークをより高精度に加工することができる。また、計測用運転の実行中であることを表示する表示部を備える構成では、作業者に対して工作機械が計測用運転中であることを容易に報知することができる。また、加工後の計測用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計測用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修正することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１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】通常運転及び計測用運転におけるワークの加工状況を模式的に示すタイムテーブルである。

【図6】表示部に表示される表示画面の一例を示す図である。

【図7】主軸軸心と刃先とのＸ方向の距離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】計測用運転を行う処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】表示部に表示される表示画面の一例を示す図であり、計測用運転を行う前の表示画面を示している。

【図10】表示部に表示される表示画面の一例を示す図であり、計測用運転が開始された場合の表示画面を示している。

【図11】表示部に表示される表示画面の一例を示す図であり、ワーク径を入力する場合の表示画面を示している。

【図12】所定補正式における係数の調整処理の一例を示すフローチャートである。

【図13】表示部に表示される表示画面の一例を示す図であり、係数調整後の状況についての表示画面を示している。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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の個数又は形状は、ワークＷを保持可能な任意の構成が用いられる。

【0016】

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及び計測用刃物Ｔｍをそれぞれ交換可能に保持する。刃物Ｔ及び計測用刃物Ｔｍ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。計測用刃物Ｔｍは、複数のワークＷのうち未加工のワークＷの少なくとも１つが取り出された計測用ワークＷｍを加工する。

【0017】

計測用ワークＷｍは、通常の加工対象におけるワークＷと同一又はほぼ同一である。計測用刃物Ｔｍは、刃物Ｔと同一又はほぼ同一である。従って、計測用刃物Ｔｍにより計測用ワークＷｍを加工することは、刃物ＴによりワークＷを加工する場合と同一又はほぼ同一とすることができる。刃物Ｔは、ホルダ５１を介してタレット５０に保持される。計測用刃物Ｔｍは、ホルダ５２を介してタレット５０に保持される。タレット５０をθＸ方向に回転させることにより、刃物Ｔと計測用刃物Ｔｍとを選択可能である。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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、この構成に限定されない。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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。第３温度測定器７９は、カバーＣの内側に限定されず、カバーＣの外側に配置されてもよい。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。

【0033】

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。

【0034】

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。なお、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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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～第５温度ｔ５の変位量である。また、Ｋ１からＫ５のそれぞれは、係数である。

【0048】

運転実行部２３は、工作機械１００に通常運転及び計測用運転を行わせる。通常運転は、刃物Ｔにより複数のワークＷを順次加工させる運転である。計測用運転は、通常運転を行わせつつ、複数のワークＷのうち未加工のワークＷの少なくとも１つを取り出して計測用ワークＷｍとし、その計測用ワークＷｍに対して刃物Ｔと同一又はほぼ同一の計測用刃物Ｔｍにより、刃物Ｔによるワークの加工と同一又はほぼ同一の条件で加工させる運転である。

【0049】

図５は、通常運転及び計測用運転におけるワークＷの加工状況を模式的に示すタイムテーブルである。図５では、計測用運転を行った場合、及び計測用運転を行った後に通常運転を行う場合を例に挙げて説明する。図５に示すように、運転実行部２３は、計測用運転の間において、複数のワークＷの加工を行いつつ、所定時間間隔で複数のワークＷから計測用ワークＷｍを取り出して加工する。運転実行部２３は、上述した計測用刃物Ｔｍを用いて計測用ワークＷｍの加工を行う。従って、運転実行部２３は、計測用運転において、ワークＷの加工時と計測用ワークＷｍの加工時とで、切削工具を刃物Ｔと計測用刃物Ｔｍとで切り替える。計測用ワークＷｍの加工と計測用ワークＷｍの加工との間は、刃物ＴｍによりワークＷの加工を行っている。また、図５に示すように、運転実行部２３は、計測用運転後、通常運転を実行させ、複数のワークＷを刃物Ｔにより加工する。

【0050】

図５に示す計測用運転では、刃物Ｔにより２個のワークＷを加工した後に１個の計測用ワークＷｍを計測用刃物Ｔｍにより加工しているが、この形態に限定されない。上記した所定時間間隔で計測用ワークＷｍを加工しているので、この所定時間によって刃物Ｔにより加工するワークＷの数が増減される。また、上記した所定時間は、同一時間であることに限定されず、異なる時間であってもよい。例えば、計測用運転の開始当初は所定時間が短く設定され、順次所定時間が長く設定される形態であってもよい。

【0051】

運転実行部２３は、予め設定されている所定補正式を用いて、又は所定補正式を用いずに、計測用刃物Ｔｍにより計測用ワークＷｍを加工させる。この場合、所定補正式を用いたときの設計値からのズレ、又は所定補正式を用いないときの設計値からのズレに基づいて、予め設定されている所定補正式を修正するので、ワークＷをより高精度に加工することができる。

【0052】

係数調整部２４は、加工後の計測用ワークＷｍの寸法と、設計値とのズレである変位量、及び計測用ワークＷｍ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。

【0053】

入力部２６は、計測用運転時における加工後の計測用ワークＷｍ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に送信される。入力部２６により計測用ワークＷｍの寸法が入力された場合、係数調整部２４は、入力部２６に入力された計測用ワークＷｍの寸法に基づいて、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をそれぞれ係数Ｋ１～Ｋ５を調整する。

【0054】

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。また、運転実行部２３が計測用運転を実行する場合、表示部２７は、計測用運転の実行中であることを表示可能である。

【0055】

図６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６に示す例において、表示部２７の表示画面Ｇには、運転状況表示領域２７ａと、ワーク径表示領域２７ｂと、係数表示領域２７ｃと、操作ボタン表示領域２７ｄとが表示される。なお、本実施形態では、表示部２７の表示画面Ｇに入力部２６としてタッチパネルが用いられる場合を例に挙げて説明する。入力部２６としてタッチパネルが用いられることで、作業者は、各領域に対して容易に入力することができる。

【0056】

運転状況表示領域２７ａには、例えば計測用運転の経過及び計測用運転後のワークＷの状況を示す情報が表示される。ワーク径表示領域２７ｂには、入力部２６により計測用運転時の計測用ワークＷｍの寸法が入力された場合、それぞれの入力結果が表示される。係数表示領域２７ｃには、計測用運転の前後における係数Ｋ１～Ｋ５が表示される。操作ボタン表示領域２７ｄには、例えば計測用運転を開始するためのボタン、ワーク径を入力するためのボタン、計測運転後のワークＷの状況を示す情報を表示するためのボタン等の操作ボタンが表示される。表示部２７の表示画面のうち操作ボタンが表示された領域を作業者等がタッチすることにより、操作ボタンに対応する所定の入力信号が運転実行部２３に送信されるようになっている。

【0057】

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。

【0058】

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、工作機械１００が通常運転を行う場合について説明する。この場合、制御装置２は、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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

図７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７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）。

【0062】

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）。

【0063】

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を所定補正式（ΔＸ＝ΔＳ＋ΔＴ＋ΔＨ＋Δθｓ＋Δθｔ＋ΔＧ）により演算する（ステップＳ０７）。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

次に、工作機械１００が計測用運転を行う場合について説明する。図８は、計測用運転を行う処理の一例を示すフローチャートである。運転実行部２３は、上述したステップＳ０８と同様に、ワークＷの加工を実行させる（ステップＳ１１）。このワークの加工動作において、運転実行部２３は、計測用運転を実行するか否かの判定を行う（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、運転実行部２３は、例えば計測用運転を行うためのフラグの有無を判断する。このようなフラグとしては、例えば、工作機械１００を稼働させてから所定期間が経過した場合、又は入力部２６から計測用運転を行う旨の入力があった場合等が挙げられる。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が経過した最初の稼働時に計測用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。

【0067】

図９は、表示部２７に表示される表示画面Ｇの一例を示す図であり、計測用運転を行う前の表示画面Ｇを示している。図９に示すように、運転実行部２３は、計測用運転を開始するか否かの確認メッセージを表示画面Ｇの運転状況表示領域２７ａに表示させる。また、運転実行部２３は、計測用運転を開始するための操作ボタンを操作ボタン表示領域２７ｄに表示させる。図９の表示画面Ｇにおいて計測用運転を開始する旨の信号が入力された場合、運転実行部２３は、計測用運転を行うためのフラグがあったと判定する。

【0068】

運転実行部２３は、図８に示すように、計測用運転を行う旨の入力がない場合、計測用運転を実行しないと判定し（ステップＳ１２のＮＯ）、ステップＳ１１及びステップＳ１２の処理を繰り返して行う。また、運転実行部２３は、計測用運転を行う旨の入力がある場合、計測用運転を実行すると判定し（ステップＳ１２のＹＥＳ）、計測用ワークＷｍを加工する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、運転実行部２３は、未加工のワークＷの少なくとも１個を取り出して計測用ワークＷｍとする。計測用ワークＷｍは、例えば、ワークＷの載置台等において加工順に並べられている未加工のワークＷの１つである。

【0069】

また、運転実行部２３は、計測用ワークＷｍを取り出した後、計測用刃物Ｔｍにより、刃物ＴによるワークＷの加工と同一又はほぼ同一の条件でこの計測用ワークＷｍを加工する。この場合、運転実行部２３は、例えば、刃物ＴによりワークＷを加工する加工プログラムが用いられる。運転実行部２３は、計測用刃物Ｔｍが所定の加工位置に配置されるようにタレット５０をθＸ方向に回転させる。そして、運転実行部２３は、上記した加工プラグラムにより、予め設定された加工量となるように主軸１０、主軸台４、及び刃物台５の動作を制御する。

【0070】

図１０は、表示部２７に表示される表示画面Ｇの一例を示す図であり、計測用運転が開始された場合の表示画面Ｇを示している。運転実行部２３は、計測用運転を開始した場合、図１０に示すように、表示部２７の表示画面Ｇにおける運転状況表示領域２７ａに、計測用運転を実行中であることを表示させる。この表示により、作業者に対して工作機械１００が計測用運転中であることを容易に報知することができる。なお、運転実行部２３は、補正値を算出する補正低補正式において、調整前の係数Ｋ１～Ｋ５を係数表示領域２７ｃに表示させてもよい。

【0071】

運転実行部２３は、計測用運転において、複数のワークＷから計測用ワークＷｍを所定時間間隔で取り出し、計測用刃物Ｔｍによりそれぞれの計測用ワークＷｍを加工させる。所定時間、及び計測用ワークＷｍの取り出し数については、予め記憶部２５に記憶させることで設定することができる。運転実行部２３は、１つの計測用ワークＷｍを加工した後、次の計測用ワークＷｍを加工するまでの間、刃物Ｔにより通常のワークＷの加工を実行させる。つまり、運転実行部２３は、刃物Ｔにより複数のワークＷを加工する通常の加工動作の中で、所定時間が経過するごとに、刃物Ｔを計測用刃物Ｔｍに切り替えて、計測用ワークＷｍとして設定した未加工のワークＷを加工する。計測用ワークＷｍを加工した後、運転実行部２３は、所定時間が経過するまで、再び計測用刃物Ｔｍを刃物Ｔに切り替えて、通常のワークＷの加工を実行させる。

【0072】

運転実行部２３は、図８に示すように、１つの計測用ワークＷｍを加工した後、加工した計測用ワークＷｍが所定数に到達したか否かを判定する（ステップＳ１４）。運転実行部２３は、加工した計測用ワークＷｍが所定数に到達していないと判定した場合（ステップＳ１４のＮＯ）、運転実行部２３は、加工した計測用ワークＷｍが所定数に到達するまで、上記のステップＳ１３以降の動作を繰り返して行うように制御する。つまり、運転実行部２３は、所定時間が経過したか否かを判定し（ステップＳ１５）、所定時間が経過した場合（ステップＳ１５のＹＥＳ）に、未加工のワークＷの中から次の計測用ワークＷｍを設定して、計測用刃物Ｔｍにより加工を行う。運転実行部２３は、所定時間が経過していない場合（ステップＳ１５のＮＯ）、ステップＳ１５の判定を繰り返して行う。

【0073】

運転実行部２３は、加工した計測用ワークＷｍが所定数に到達したと判定した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、加工後の計測用ワークＷｍの寸法を表示部２７の表示画面Ｇに表示させる。図１１は、表示部２７に表示される表示画面Ｇの一例を示す図であり、加工後の計測用ワークＷｍの寸法（径）を入力する場合の表示画面Ｇを示している。運転実行部２３は、表示部２７の表示画面Ｇにワーク径入力領域２７ｅを表示させる。作業者は、入力部２６としてのタッチパネルを操作して、ワーク径入力領域２７ｅのそれぞれに計測用ワークＷｍの寸法（径）を入力する（ステップＳ１６）。

【0074】

ワーク径入力領域２７ｅは、表示画面Ｇにおいて上下に複数の記入欄が設けられている。この記入欄を作業者がタッチすることにより、例えばテンキーが表示画面Ｇに表示され、このテンキーを作業者が操作することにより計測用ワークＷｍの寸法（径）が入力される。作業者は、例えば、計測用ワークＷｍを加工した順に、上の欄から順に計測用ワークＷｍの寸法（径）を入力する。なお、ステップＳ１６は、作業者が入力することに限定されない。例えば、計測用ワークＷｍの寸法（径）を計測装置により計測する場合、この計測装置からの計測結果が制御装置２に送られて、自動で計測用ワークＷｍの寸法が入力される構成であってもよい。

【0075】

運転実行部２３は、ワーク径入力領域２７ｅによりワーク径が入力された場合、図１１に示すように、ワーク径表示領域２７ｂに入力結果を表示させる。ワーク径入力領域２７ｅに計測用ワークＷｍの寸法が入力されると、係数調整部２４は、計測用運転時における加工後の計測用ワークＷｍ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～Ｋ５を調整する（ステップＳ１７）。

【0076】

図１２は、ステップＳ１７における調整処理の一例を示すフローチャートである。図１２に示すように、係数調整部２４は、主軸台熱変位量ΔＳの算出（ステップＳ２１）、刃物台熱変位量ΔＴの算出（ステップＳ２２）、刃物熱変位量ΔＨの推定（ステップＳ２３）、主軸軸心熱変位量Δθｓの推定（ステップＳ２４）、取付位置熱変位量Δθｔの推定（ステップＳ２５）、外気要因熱変位量ΔＧの推定（ステップＳ２６）を行う。これらステップＳ２１からステップＳ２６は、図７に示すステップＳ０１からステップＳ０６と同様の処理であり、説明を省略する。係数調整部２４は、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、外気要因熱変位量ΔＧから所定補正式における係数Ｋ１からＫ５を算出し、先に設定されている所定補正式の係数Ｋ１からＫ５を新たな係数Ｋ１からＫ５に調整することにより所定補正式を修正（又は更新）する（ステップＳ２７）。

【0077】

図１３は、表示部２７に表示される表示画面Ｇの一例を示す図であり、係数調整後の状況についての表示画面Ｇを示している。係数Ｋ１～Ｋ５が調整された後、運転実行部２３は、係数調整後の補正値と、係数調整前の補正値とを比較するためのグラフを、表示画面Ｇの運転状況表示領域２７ａに表示させることができる。このグラフにより、作業者に対して係数調整の前後における補正値の変化を容易に報知することができる。また、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。

【0078】

このように、実施形態に係る工作機械１００は、刃物Ｔにより複数のワークＷを順次加工を行いつつ、複数のワークＷのうちの１つである計測用ワークＷｍに対して計測用刃物Ｔｍにより加工させる計測用運転を実行し、加工後の計測用ワークＷｍ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～Ｋ５を調整するため、工作機械１００による生産（ワークＷの加工）を停止させることなく所定補正式を修正することができ、ワークＷを高精度に加工しつつ、工作機械１００による生産効率（ワークＷの加工効率）が低下するのを抑制することができる。

【0079】

なお、計測用運転中に加工された計測用ワークＷｍは、刃物Ｔにより加工されたワークＷと同様に加工済みワークＷとして取り扱われてもよい。また、上記した計測用運転は、加工後におけるワークＷの寸法誤差の許容値が大きい加工を行っている際に行うようにしてもよい。この場合、ワークＷの寸法誤差の許容値が大きい加工を行っている間に所定補正式を修正することが可能となり、その後、寸法誤差の許容値が小さいワークＷを加工する際に対応可能となる。

【0080】

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。

【0081】

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。この形態により、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。

【0082】

また、上述した実施形態では、１つのタレット５０の異なるホルダに刃物Ｔ及び計測用刃物Ｔｍが取り付けられた構成として説明したが、この形態に限定されない。例えば、刃物Ｔと計測用刃物Ｔｍとが同一のホルダに取り付けられてもよい。また、上述した実施形態では、１つの主軸１０を用いてこの主軸に１０に計測用ワークＷｍを保持させる構成としているがこの形態に限定されない。例えば、主軸１０とは別に、計測用ワークＷｍを保持させる主軸を備える工作機械であってもよい。また、工作機械１００が平行２軸旋盤である場合、２つの主軸のうち、一方の主軸を用いて刃物ＴによりワークＷの加工を行いつつ、他方の主軸を用いて計測用刃物Ｔｍにより計測用ワークＷｍの加工を行ってもよい。この場合、計測用ワークＷｍの加工時に、ワークＷの加工が中断されないので、ワークの加工効率の低下を抑制できる。

【符号の説明】

【0083】

Ｐ１・・・第１基準位置
Ｐ２・・・第２基準位置
Ｐ３・・・第３基準位置
Ｔ・・・刃物
Ｔｍ・・・計測用刃物
Ｔａ・・・刃先
Ｗ・・・ワーク
Ｗｍ・・・計測用ワーク
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
２７・・・表示部
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】

【図12】

【図13】