(57)【要約】【課題】ワークに熱変位が発生しても、安定的で、且つ、再現性の高い加工精度を得ることができる工作機械の運転方法を提供する。【解決手段】工具ＴとワークＷとを相対的に移動させて、ワークＷを所定の形状に加工する工作機械１の運転方法において、ワーク温度検出器３１，３２によって検出されたワークＷの温度変化量が所定の温度許容値を超えると、ワークＷに温度変化による熱変位が発生したと判断して、ワークＷへの加工を取り止めると共に、その熱変位が発生したワークＷの形状をワーク形状計測器４０によって計測し、その計測されたワークＷの形状に基づいて加工プログラムを作成し、その作成した加工プログラムに従って、工具Ｔと、熱変位が発生したワークＷとを相対的に移動させることにより、熱変位が発生したワークＷを、その熱変位量に応じた形状に加工する。【選択図】図１
2018079525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具とワークとを相対的に移動させて、前記ワークを所定の形状に加工する工作機械の運転方法において、
ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度変化量が所定の温度許容値を超えると、前記ワークに温度変化による熱変位が発生したと判断して、前記ワークへの加工を取り止めると共に、その熱変位が発生した前記ワークの形状をワーク形状計測器によって計測し、
前記ワーク形状計測器によって計測された前記ワークの形状に基づいて、前記工具が前記ワークを加工するための加工プログラムを作成し、
作成した前記加工プログラムに従って、前記工具と、熱変位が発生した前記ワークとを相対的に移動させることにより、熱変位が発生した前記ワークを、その熱変位量に応じた形状に加工する
ことを特徴とする工作機械の運転方法。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械の運転方法において、
前記ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度と、機体温度検出器によって検出された機体の温度との温度差が、所定の温度差内にあるときに、加工を開始する
ことを特徴とする工作機械の運転方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の工作機械の運転方法において、
加工後における熱変位が発生した前記ワークの温度を、前記ワーク温度検出器によって検出すると共に、加工後における熱変位が発生した前記ワークの形状を、前記ワーク形状計測器によって計測し、
加工後に検出された前記ワークの温度に基づいて、加工後に計測された前記ワークの形状から、その加工後に計測された前記ワークが、前記ワークの形状が正規の寸法となる基準温度に保持されたときの形状を算出し、
算出された前記ワークの形状と、前記基準温度に対応して予め設定された基準形状とを比較して、加工後に計測された前記ワークの形状に対する合否を判定する
ことを特徴とする工作機械の運転方法。
【請求項４】
請求項３に記載の工作機械の運転方法において、
算出された前記ワークの形状が、前記基準形状に対して予め設定された所定の形状許容範囲から外れた場合には、算出された前記ワークの形状と前記基準形状との差分に応じて、前記加工プログラムを修正し、
修正した前記加工プログラムに従って、加工後に計測された前記ワークの形状を修正加工する
ことを特徴とする工作機械の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱変位が発生したワークを高精度に加工することができる工作機械の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工作機械の技術分野においては、加工精度に対する要求が益々高くなってきている。これに対して、工作機械の加工精度を低下させる要因の１つとして、機体の熱変位が考えられている。
【０００３】
工作機械においては、それ自体に複数の熱発生源を有するだけでなく、環境温度の変化や機械運転状態等の様々な要因で、機体に熱変位が発生してしまう。このように、機体に熱変位が発生すると、工具とワーク（被加工物）との間の相対位置関係にずれが生じることになり、加工精度に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００４】
そこで、従来から、機体の熱変位に起因した加工誤差を抑制するようにした工作機械が、種々提供されている。このような工作機械の中には、機体の温度から求められた熱変位量に基づいて、上記相対位置関係のずれ、即ち、加工誤差を補正するようにしたものがある。
【０００５】
そして、上述したような、加工誤差を補正するための補正機能を有する工作機械としては、例えば、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１４００９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、加工対象物となるワークは、機械に取り付けられているため、当該機械から、熱的影響を受けることになる。これにより、ワークにおいても、その材質の種類に関わらず、熱変位が発生するおそれがある。
【０００８】
このような、ワークに発生する熱変位を抑える手段としては、例えば、機械を恒温室内に設置して、ワークの温度を一定に保持する方法が考えられる。しかしながら、室内温度を厳密に管理するためには、温調設備等に膨大な費用が必要となり、実際には、恒温室のような設備を採用できないのが現状となっている。よって、工作機械における加工精度の向上を図るためには、ワークの熱変位（温度変化）についても、加工動作に加味する必要があると考えられる。
【０００９】
このとき、上述したように、ワークに発生した熱変位を加工動作に加味するためには、その熱変位が発生したワークの形状を計測する必要がある。しかしながら、ワークにおける熱変位の挙動を的確に把握した上で、当該ワークの形状を計測しないと、適切な計測結果を得られないため、加工精度の低下を招くおそれがある。
【００１０】
従って、本発明は上記課題を解決するものであって、ワークに熱変位が発生しても、安定的で、且つ、再現性の高い加工精度を得ることができる工作機械の運転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】
【００１１】
上記課題を解決する第１の発明に係る工作機械の運転方法は、
工具とワークとを相対的に移動させて、前記ワークを所定の形状に加工する工作機械の運転方法において、
ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度変化量が所定の温度許容値を超えると、前記ワークに温度変化による熱変位が発生したと判断して、前記ワークへの加工を取り止めると共に、その熱変位が発生した前記ワークの形状をワーク形状計測器によって計測し、
前記ワーク形状計測器によって計測された前記ワークの形状に基づいて、前記工具が前記ワークを加工するための加工プログラムを作成し、
作成した前記加工プログラムに従って、前記工具と、熱変位が発生した前記ワークとを相対的に移動させることにより、熱変位が発生した前記ワークを、その熱変位量に応じた形状に加工する
ことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第２の発明に係る工作機械の運転方法は、
前記ワーク温度検出器によって検出された前記ワークの温度と、機体温度検出器によって検出された機体の温度との温度差が、所定の温度差内にあるときに、加工を開始する
ことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第３の発明に係る工作機械の運転方法は、
加工後における熱変位が発生した前記ワークの温度を、前記ワーク温度検出器によって検出すると共に、加工後における熱変位が発生した前記ワークの形状を、前記ワーク形状計測器によって計測し、
加工後に検出された前記ワークの温度に基づいて、加工後に計測された前記ワークの形状から、その加工後に計測された前記ワークが、前記ワークの形状が正規の寸法となる基準温度に保持されたときの形状を算出し、
算出された前記ワークの形状と、前記基準温度に対応して予め設定された基準形状とを比較して、加工後に計測された前記ワークの形状に対する合否を判定する
ことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第４の発明に係る工作機械の運転方法は、
算出された前記ワークの形状が、前記基準形状に対して予め設定された所定の形状許容範囲から外れた場合には、算出された前記ワークの形状と前記基準形状との差分に応じて、前記加工プログラムを修正し、
修正した前記加工プログラムに従って、加工後に計測された前記ワークの形状を修正加工する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
従って、本発明に係る工作機械の運転方法によれば、ワークの温度変化を常時監視することにより、当該ワークの形状（熱変位量）を、適切な時期で、且つ、自律的に計測することができると共に、その計測結果を加工プログラムに反映させることができる。これにより、ワークに熱変位が発生しても、安定的で、且つ、再現性の高い加工精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る運転方法が適用された工作機械の前方斜視図である。
【図２】本発明に係る運転方法の手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る工作機械の運転方法について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
図１に示すように、門形をなす工作機械１の下部には、ベッド１１が設けられている。ベッド１１の上面には、テーブル１２が、機械前後方向となるＸ軸方向に移動可能に支持されており、このテーブル１２の上面には、ワーク（被加工物）Ｗが着脱可能に取り付けられている。そして、ベッド１１の左右両側部には、左右一対の側ベッド１３ａ，１３ｂが設けられており、これらの側ベッド１３ａ，１３ｂの上面には、門形をなすコラム１４が立設されている。
【００１９】
また、コラム１４の前面には、クロスレール１５が、機械上下方向となるＺ１軸方向に移動可能に支持されており、このクロスレール１５の前部には、サドル１６が、機械左右方向となるＹ軸方向に移動可能に支持されている。更に、サドル１６の内部には、ラム１７がＺ２軸方向に移動可能に貫通支持されており、このラム１７の内部には、主軸１８が鉛直軸周り（Ｚ２軸周り）に回転可能に支持されている。そして、主軸１８の先端には、工具Ｔが着脱可能に装着されている。
【００２０】
従って、主軸１８を回転させながら、テーブル１２をＸ軸方向に駆動させ、サドル１６をＹ軸方向に駆動させ、クロスレール１５及びラム１７をＺ１，Ｚ２軸方向に駆動させることにより、主軸１８に装着された工具Ｔと、テーブル１２の上面に取り付けられたワークＷとを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ１，Ｚ２軸方向に相対的に移動させることができる。これにより、工具ＴによってワークＷを所定の形状に加工することができる。
【００２１】
ここで、図１に示すように、工作機械１には、機体の温度変化を機械運転時において常時監視するため、複数の機体温度検出器が設けられている。これらの機体温度検出器は、例えば、工作機械１を構成する複数の構造体や、発熱源となる主軸１８及び各種サーボモータ等に設けられている。
【００２２】
具体的に、主要構造体となるベッド１１、テーブル１２、側ベッド１３ａ，１３ｂ、コラム１４、クロスレール１５、サドル１６、及び、ラム１７には、機体温度検出器としての機体温度センサ２１〜２７が設けられている。これらの機体温度センサ２１〜２７は、ベッド１１、テーブル１２、側ベッド１３ａ，１３ｂ、コラム１４、クロスレール１５、サドル１６、及び、ラム１７の温度（温度変化量）を検出して、その検出した温度を、後述するＮＣ装置５０に出力可能となっている。
【００２３】
そして、発熱源となる主軸１８には、機体温度検出器としての発熱源温度センサ２８が設けられている。この発熱源温度センサ２８は、主軸１８の温度（温度変化量）を検出して、その検出した温度をＮＣ装置５０に出力可能となっている。
【００２４】
また、工作機械１には、ワークＷの温度変化を機械運転時において常時監視するため、ワーク温度検出器が設けられている。
【００２５】
具体的に、ワークＷの上方には、ワーク温度検出器としてのサーモグラフィーカメラ３１が設けられている。このサーモグラフィーカメラ３１は、テーブル１２上に取り付けられたワークＷの温度（温度変化量）を検出して、その検出した温度をＮＣ装置５０に出力可能となっている。このとき、サーモグラフィーカメラ３１は、その向き（撮影角度）が、ワークＷ（テーブル１２）のＸ軸方向位置に応じて自動的に変更可能となっており、ワークＷが、どのようなＸ軸方向位置に配置されていても、その温度を検出することが可能となっている。
【００２６】
なお、図１に示すように、ワークＷの温度変化量を検出するワーク温度検出器としては、上述した、非接触式のサーモグラフィーカメラ３１を採用する他に、接触式のワーク温度センサ３２を採用しても構わない。このワーク温度センサ３２は、加工前のワークＷに、予め埋め込まれている。つまり、サーモグラフィーカメラ３１及びワーク温度センサ３２のうち、少なくともいずれか一方を設けるようにすれば、ワークＷの温度変化を機械運転時において常時監視することが可能となる。
【００２７】
更に、工作機械１には、ワークＷの温度変化量に基づいて、当該ワークＷの形状（熱変位量）を、適切な時期で、且つ、自律的に、３次元的に計測するワーク形状計測器が設けられている。
【００２８】
具体的に、ワークＷの上方には、ワーク形状計測器としての３次元スキャナ４０が設けられている。この３次元スキャナ４０は、テーブル１２上に取り付けられたワークＷの形状を３次元的に撮影し、その撮影によって得られた３次元撮影画像を、３次元化された形状データとして、後述するＣＡＤ／ＣＡＭ６０に出力可能となっている。このとき、３次元スキャナ４０は、その向き（撮影角度）が、ワークＷ（テーブル１２）のＸ軸方向位置に応じて自動的に変更可能となっており、ワークＷが、どのようなＸ軸方向位置に配置されていても、その形状を計測することが可能となっている。
【００２９】
なお、ワークＷの形状を３次元的に計測するワーク形状計測器としては、上述した、非接触式の３次元スキャナ４０を採用する他に、タッチプローブを備えた形状計測器（図示省略）を採用しても構わない。このような、接触式の形状計測器を用いる場合には、タッチプローブを主軸１８に装着する形状計測器であったり、工作機械１とは別体であって、タッチプローブが当該工作機械１の動作とは独立して移動する専用機であったりしても構わない。
【００３０】
そして、工作機械１には、当該工作機械１における全体の動作を統合的に制御するＮＣ装置（制御装置）５０が設けられている。このＮＣ装置５０には、例えば、テーブル１２、クロスレール１５、サドル１６、ラム１７、温度センサ２１〜２８，３２、サーモグラフィーカメラ３１、３次元スキャナ４０、及び、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０等が、電気的に接続されている。
【００３１】
ＣＡＤ／ＣＡＭ６０は、所謂、ＣＡＤ（computer aided design）とＣＡＭ（computer aided manufacturing）との両方の機能を併せ持つシステムであって、製品設計（ＣＡＤデータ）から、加工プログラム（ＮＣデータ、ＮＣプログラム）の作成までを、全て同じシステム内で行うことが可能となっている。即ち、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０においては、ワークＷが最終加工品となるときのＣＡＤデータを作成した後、そのＣＡＤデータに基づいて、加工プログラムを作成することが可能となっている。
【００３２】
よって、ＣＡＤデータは、ワークＷの最終的な形状に対応したデータとなっている。一方、加工プログラムには、上記ＣＡＤデータに基づいた加工条件（工具Ｔが移動する３次元位置座標、工具Ｔの回転数，送り速度，切り込み量、使用する工具Ｔの種類等）が、ＮＣ装置５０への加工指令値として含まれている。
【００３３】
このとき、ＣＡＤデータを作成する際には、ワークＷの温度が、当該ワークＷの全体に亘って熱変位が発生しない所定の基準温度であることを前提として、最終加工品となるワークＷの形状を、基準形状としている。即ち、基準温度とは、最終加工品となるワークＷの寸法精度が基準形状を維持する温度であって、言い換えれば、最終加工品となるワークＷの形状が正規の寸法となる温度のことである。
【００３４】
また、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０には、ワークＷの材質に対応した熱膨張係数が、予め入力されている。これにより、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０においては、ワークＷの基準温度からの温度変化量に応じて、ワークＷの形状を変更可能となっており、その温度変化量に対応して、ＣＡＤデータ及び加工プログラムを変更可能となっている。更に、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０においては、熱変位が発生したワークＷの形状を、ワークＷが熱変位したときの温度及び熱膨張係数を用いて補正することにより、その熱変位が発生したワークＷが基準温度に保持されて収縮または膨張したときの形状を、算出可能となっている。
【００３５】
従って、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０からＮＣ装置５０に加工プログラムが入力されると、当該ＮＣ装置５０は、その入力された加工プログラムに従って、工具ＴによるワークＷへの加工を実行する。即ち、ＮＣ装置５０は、主軸１８をＺ２軸周りに回転させた状態で、テーブル１２をＸ軸方向に移動させつつ、サドル１６をＹ軸方向に移動させると共に、クロスレール１５及びラム１７をＺ１，Ｚ２軸方向に移動させることにより、工具ＴとワークＷとを、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ１，Ｚ２軸方向において、相対移動させて、ワークＷを所定の形状に加工する。
【００３６】
更に、ＮＣ装置５０においては、加工前、加工中、加工後に関わらず、機体の温度変化及びワークＷの温度変化を常時監視している。つまり、工作機械１の運転開始（電源ＯＮ）から運転停止（電源ＯＦＦ）まで、各温度センサ２１〜２８による機体の温度検出、サーモグラフィーカメラ３１及びワーク温度センサ３２によるワークＷの温度検出が続けられており、検出された機体の温度（温度変化量）及びワークＷの温度（温度変化量）は、一定の時間間隔ごとに、ＮＣ装置５０に入力されている。
【００３７】
そして、ＮＣ装置５０においては、検出されたワークＷの温度変化量が、所定の温度許容値（閾値）を超えた場合には、ワークＷに温度変化による熱変位が発生したものと判断し、直ちに、ワークＷへの加工を取り止めると共に、三次元スキャナ４０によるワークＷの形状を計測した後、その計測結果（熱変位が発生したワークＷの形状及びその熱変位量）を、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０に出力する。
【００３８】
これに対して、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０においては、ＮＣ装置５０から送信された計測結果に基づいて、加工プログラムの加工指令値を変更する。つまり、当初作成した加工プログラムは、熱変位が発生していないワークＷを対象としたものとなっているため、当該加工プログラムを、熱変位が発生したワークＷを対象としたものに変更する。
【００３９】
具体的に、変更したＣＡＤデータは、基準温度からの温度変化量に応じて熱変位したワークＷの最終的な形状に対応したデータとなる。一方、加工プログラムには、その熱変位が加味されたＣＡＤデータに基づいた加工条件が、ＮＣ装置５０への加工指令値として含まれることになる。そして、ＣＡＤ／ＣＡＭ６０からＮＣ装置５０に、その熱変位が加味された加工プログラムが入力されると、当該ＮＣ装置５０は、その熱変位が加味された加工プログラムに従って、工具ＴによるワークＷへの加工を実施する。
【００４０】
これにより、熱変位が発生したワークＷは、その温度変化量に対応する熱変位量（膨張量または収縮量）に応じた形状に加工される。つまり、ワークＷに発生する熱変位については、ワークＷが膨張する場合と、ワークＷが収縮する場合とが考えられる。
【００４１】
よって、温度変化によって膨張したワークＷを加工する場合には、ワークＷが膨張している分、当該ワークＷを、その膨張量に応じて、基準形状よりも大きな形状に加工しておく。そして、加工後における膨張したワークＷが基準温度に保持されたときには、その膨張が元に戻るため、加工したワークＷの形状が、基準温度に対応した基準形状になる。
【００４２】
一方、温度変化によって収縮したワークＷを加工する場合には、ワークＷが収縮している分、当該ワークＷを、その収縮量に応じて、基準形状よりも小さな形状に加工しておく。そして、加工後における収縮したワークＷが基準温度に保持されたときには、その収縮が元に戻るため、加工したワークＷの形状が、基準温度に対応した基準形状になる。
【００４３】
そこで、加工後におけるワークＷの形状に対する合否を判定する場合には、加工前及び加工時において、ワークＷに熱変位が発生したか否かに関わらず、加工後において３次元スキャナ４０によって計測したワークＷの形状と、当初作成したＣＡＤデータ（基準形状）とを、比較すれば良い。
【００４４】
つまり、ワークＷに熱変位が発生することなく加工が完了した場合には、加工後に計測されたワークＷの形状と、予め設定された基準形状とを比較する。一方、ワークＷに熱変位が発生した状態で加工が完了した場合には、加工後に計測されたワークＷの形状を、加工後におけるワークＷの温度及び熱膨張係数を用いて補正して、その計測されたワークＷが基準温度に保持されたときの形状を算出する。そして、算出されたワークＷの形状と、予め設定された基準形状とを比較する。
【００４５】
このとき、加工目標値となる基準形状を含んだ所定の形状許容範囲が、予め設定されている。これにより、上述した各ワークＷの形状が所定の形状許容範囲内となる場合には、加工後のワークＷが、要求された寸法精度を満足していると判定し、そのワークＷを最終加工品とする。一方、上述した各ワークＷの形状が所定の形状許容範囲から外れた場合には、加工後のワークＷが、要求された寸法精度を満足していないと判定し、そのワークＷを修正加工する。
【００４６】
そして、加工後におけるワークＷの形状が所定の形状許容範囲から外れた場合には、その加工後におけるワークＷの形状と基準形状との差分に応じて、ＣＡＤデータ及び加工プログラムを修正した後、その修正した加工プログラムに従って、ワークＷへの修正加工を行う。
【００４７】
また、ワークＷを最初から加工する加工開始時、及び、熱変位が発生したワークＷを再加工する再加工開始時においては、機体の温度とワークＷの温度との間の温度差が、所定の温度差内であることを確認してから、加工を開始するようにしている。つまり、機体の温度とワークＷの温度との間の温度差が大きくなり過ぎると、ワークＷから工作機械１への熱伝達、あるいは、工作機械１からワークＷへの熱伝達が起こることになり、ワークＷの熱変位が収束していないおそれがあるため、それらの間の温度差を確認する。これにより、加工精度の低下を防止することができる。
【００４８】
なお、機体の温度とは、各温度センサ２１〜２８によって検出されたベッド１１、テーブル１２、側ベッド１３ａ，１３ｂ、コラム１４、クロスレール１５、サドル１６、ラム１７、及び、主軸１８の温度のことであるが、上述したように、機体の温度とワークＷの温度との間の温度差を求める場合には、例えば、機体の温度を、検出した全ての温度による平均値としたり、検出した全ての温度のうち、真ん中の温度や、最大値と最小値との平均値としたりすれば良い。
【００４９】
更に、ワークＷを加工している最中には、ワークＷのＸ軸方向位置が変化するだけでなく、その形状についても徐々に変化する。特に、熱変位が発生したワークＷを加工している最中には、当該ワークＷと、工具Ｔや各機体とが衝突するおそれがある。このような問題が発生しないように、加工プログラムを変更及び修正しているが、例えば、オンラインシミュレーション技術を用いた衝突防止システムや、多眼レンズカメラを用いた画像認識装置等を用いて、それらの相対位置関係を常に監視し、衝突防止を図るようにしても構わない。
【００５０】
次に、本発明に係る運転方法の手順について、図２を用いて説明する。
【００５１】
図２に示すように、先ず、ステップＳ１において、最終加工品となるワークＷの基本形状に対応したＣＡＤデータを作成した後、そのＣＡＤデータに基づいて、加工プログラムを作成する。
【００５２】
次いで、ステップＳ２において、各温度センサ２１〜２８による機体の温度検出、及び、サーモグラフィーカメラ３１によるワークＷの温度検出を開始する。即ち、機体の温度変化及びワークＷの温度変化を常時監視する。
【００５３】
続いて、ステップＳ３において、加工前に検出したワークＷの温度変化量が所定の温度許容値を超えているか否かが判定される。ここで、ワークＷの温度変化量が所定の温度許容値を超えている場合には、ステップＳ４に進む。一方、ワークＷの温度変化量が所定の温度許容値以下となる場合には、ステップＳ６に進む。
【００５４】
そして、ステップＳ４において、ワークＷの形状が３次元スキャナ４０によって自律的に計測される。即ち、ワークＷに熱変位が発生したため、この熱変位が発生したワークＷの形状を計測する。
【００５５】
次いで、ステップＳ５において、３次元スキャナ４０によって計測されたワークＷの形状に基づいて、ＣＡＤデータを変更した後、この変更したＣＡＤデータに基づいて、加工プログラムを変更する。即ち、加工前において新たに作成した加工プログラムは、加工前のワークＷにおける基準温度からの温度変化量が加味されたものとなっている。
【００５６】
続いて、ステップＳ６において、機体の温度とワークＷの温度との温度差が所定の温度差内であることを確認する。即ち、ステップＳ３において、ワークＷの温度が所定の温度許容値を超えていた場合には、ワークＷに発生した熱変位が収束していることを確認する。一方、ステップＳ３において、ワークＷの温度が所定の温度許容値以下になっていた場合には、ワークＷに熱変位が発生していないことを確認する。
【００５７】
そして、ステップＳ７において、当初作成した加工プログラム、または、加工前に変更した加工プログラムに従って、工具ＴによるワークＷへの加工を開始する。
【００５８】
次いで、ステップＳ８において、加工時に検出したワークＷの温度変化量が所定の温度許容値を超えているか否かが判定される。ここで、ワークＷの温度変化量が所定の温度許容値を超えている場合には、ステップＳ９に進む。一方、ワークＷの温度変化量が所定の温度許容値以下となる場合には、ステップＳ１３に進む。
【００５９】
続いて、ステップＳ９において、ワークＷへの加工が自律的に一時中断された後、ワークＷの形状が３次元スキャナ４０によって自律的に計測される。即ち、ワークＷに熱変位が発生したため、この熱変位が発生したワークＷの形状を計測する。
【００６０】
そして、ステップＳ１０において、３次元スキャナ４０によって計測されたワークＷの形状に基づいて、ＣＡＤデータを変更した後、この変更したＣＡＤデータに基づいて、加工プログラムを変更する。即ち、加工途中において新たに作成した加工プログラムは、加工時のワークＷにおける基準温度からの温度変化量が加味されたものとなっている。
【００６１】
次いで、ステップＳ１１において、機体の温度とワークＷの温度との温度差が所定の温度差内であることを確認する。即ち、ワークＷに発生した熱変位が収束していることを確認する。
【００６２】
続いて、ステップＳ１２において、加工途中に変更した加工プログラムに従って、工具ＴによるワークＷへの加工を再開する。
【００６３】
そして、ステップＳ１３において、ワークＷへの加工が完了する。
【００６４】
次いで、ステップＳ１４において、加工が完了したワークＷの形状を３次元スキャナ４０によって計測する。
【００６５】
続いて、ステップＳ１５において、加工後に計測されたワークＷの形状が、所定の形状許容範囲から外れているか否かが判定される。即ち、熱変位が発生することなく加工が完了したワークＷの形状、または、熱変位が発生した状態で加工が完了したワークＷの形状を補正して算出された形状と、予め設定された基本形状とを、比較することにより、それらの形状に対する合否を判定する。ここで、ワークＷの形状が所定の形状許容範囲から外れた場合には、ステップＳ１６に進む。一方、ワークＷの形状が所定の形状許容範囲内となる場合には、ステップＳ１７に進む。
【００６６】
そして、ステップＳ１６において、ワークＷの形状と基準形状との差分に応じて、ＣＡＤデータを修正した後、この修正したＣＡＤデータに基づいて、加工プログラムを修正する。
【００６７】
その後、ステップＳ２に戻り、修正加工としての処理が続けられる。即ち、加工後におけるワークＷの形状が、目標加工値となる基本形状に達するまで、修正加工が繰り返される。
【００６８】
一方、ステップＳ１７において、加工後におけるワークＷの形状が、目標加工値となる基本形状に達しているため、そのワークＷは、最終加工品として、テーブル１２から取り外される。
【００６９】
従って、本発明に係る工作機械１の運転方法によれば、ワークＷの温度変化を常時監視して、当該ワークＷの形状を、適切な時期で、且つ、自律的に計測した後、その計測結果を加工プログラムに反映させることができる。これにより、ワークＷに熱変位が発生しても、安定的で、且つ、再現性の高い加工精度を得ることができる。そして、上述した本発明に係る運転方法を、機体に発生した熱変位を抑制するための熱変位補正機能と併せて実施することにより、更に、加工精度の向上を図ることができる。
【００７０】
また、ワークＷへの加工を開始するのに当たって、機体の温度とワークＷの温度との温度差が、所定の温度差内であることを確認することにより、ワークＷに熱変位が発生していないことや、ワークＷに発生した熱変位が収束していることを再確認してから、加工を開始することができる。これにより、加工精度の低下を防止することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１      工作機械
１１      ベッド
１２      テーブル
１３ａ，１３ｂ    側ベッド
１４      コラム
１５      クロスレール
１６      サドル
１７      ラム
１８      主軸
２１〜２８      温度センサ
３１      サーモグラフィーカメラ
３２      ワーク温度センサ
４０      ３次元スキャナ
５０      ＮＣ装置
６０      ＣＡＤ／ＣＡＭ
Ｔ      工具
Ｗ      ワーク
【図１】
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【図２】
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