(57)【要約】【課題】工具の摩耗に起因して発生する、所望される加工形状に対するずれや工具交換による段差を解消する。【解決手段】ワークＷを加工する際に、加工時の工具Ｔの摩耗量を推定し、所望される加工形状が得られるように、推定された工具Ｔの摩耗量に基づいて、予め設定された加工プログラムに従って生成された位置指令を加工中に逐次補正し、補正後の位置指令に従って、ワークＷを加工するようにした。また、加工中断時における工具Ｔの摩耗量を演算し、加工中断位置において加工を再開するときに、加工中断時の工具Ｔの刃先位置と加工再開時の工具Ｔの刃先位置とが等しくなるように、演算された工具の摩耗量に基づいて、予め設定された加工プログラムに従って生成された位置指令を補正し、補正後の位置指令に従って、ワークＷを加工するようにした。【選択図】      図１
2004261947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具とワークとを相対移動させて前記ワークを加工する加工方法において、
予め設定されたＮＣ加工プログラムに基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令に従って前記ワークの加工を行うステップと、
前記ワークの加工を中断したときの工具の摩耗量を検出するステップと、
検出した工具の摩耗量に基づいて、前記ワークの加工を中断したときの工具の刃先位置と前記ワークの加工を再開するときの工具の刃先位置とを一致させ前記ワークの加工を行うステップと、
を含むことを特徴とした加工方法。
【請求項２】
前記ワークの加工を中断するたびに検出した工具の摩耗量を累積するステップをさらに含み、
前記ワークの加工を中断したときの工具の刃先位置と前記ワークの加工を再開するときの工具の刃先位置とを一致させ前記ワークの加工を行うステップは、前記累積した工具の摩耗量に基づいて行う請求項１に記載の加工方法。
【請求項３】
工具とワークとを相対移動させて前記ワークを加工する加工方法において、
予め設定されたＮＣ加工プログラムに基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令に従って前記ワークの加工を行うステップと、
前記ワークの加工を中断したときの工具の摩耗量を検出するステップと、
前記ワークの加工中の工具の摩耗量を逐次推定するステップと、
前記推定した工具の摩耗量を補償するように前記工具の刃先位置を逐次補正するステップと、
前記検出した工具の摩耗量と前記推定した工具の摩耗量との差分を累積するステップと、
前記累積した工具の摩耗量に基づいて、前記ワークの加工を中断したときの工具の刃先位置と前記ワークの加工を再開するときの工具の刃先位置とを一致させ前記ワークの加工を行うステップと
を含むことを特徴とした加工方法。
【請求項４】
前記工具の摩耗量を検出するステップは、工具の刃先位置を測定し、工具の摩耗量を演算する請求項１から３のいずれか１項に記載の加工方法。
【請求項５】
前記工具の摩耗量を推定するステップは、切削長さと、予め決められた単位切削長さ当りの摩耗量とから工具の摩耗量を推定する請求項３に記載の加工方法。
【請求項６】
前記工具の摩耗量を推定するステップは、切削条件及び／又は加工負荷から工具の摩耗量を推定する請求項３に記載の加工方法。
【請求項７】
前記工具の摩耗量を推定するステップは、切削長さ、及び予め決められた単位切削長さ当りの摩耗量、並びに切削条件及び／又は加工負荷から工具の摩耗量を推定する請求項３に記載の加工方法。
【請求項８】
前記工具の摩耗量を推定するステップは、工具の刃先位置を測定し演算して求めた工具の摩耗量と前記推定した工具の摩耗量とを比較し、両者が一致するように推定に用いる単位切削長さ当りの摩耗量を逐次補正する請求項４から７のいずれか１項に記載の加工方法。
【請求項９】
工具とワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、
予め設定されたＮＣ加工プログラムに基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令に従って工具とワークとを相対移動させるよう指令する位置指令生成手段と、
前記ワークの加工を中断したときの工具の摩耗量を検出する工具摩耗量検出手段と、
前記工具摩耗量検出手段で検出した工具の摩耗量に基づいて、前記ワークの加工を中断したときの工具の刃先位置と前記ワークの加工を再開するときの工具の刃先位置とを一致させる刃先位置制御手段と、
を具備することを特徴とした工具摩耗補正機能を備えた工作機械。
【請求項１０】
前記ワークの加工を中断するたびに前記工具摩耗量検出手段で検出した工具の摩耗量を累積する摩耗量累積演算手段をさらに具備し、
前記刃先位置制御手段は、前記摩耗量累積演算手段で演算した前記工具の累積摩耗量に基づいて、前記ワークの加工を中断したときの工具の刃先位置と前記ワークの加工を再開するときの工具の刃先位置とを一致させ前記ワークを加工する請求項９に記載の工具摩耗補正機能を備えた工作機械。
【請求項１１】
工具とワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、
予め設定されたＮＣ加工プログラムに基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令に従って前記工具とワークとを相対移動させるよう指令する位置指令生成手段と、
前記ワークの加工を中断したときの工具の摩耗量を検出する工具摩耗量検出手段と、
前記ワークの加工中に工具の摩耗量を逐次推定する工具摩耗量推定手段と、
前記工具摩耗量推定手段で推定した工具の摩耗量を補償するように前記工具の刃先位置を逐次補正する刃先位置補正手段と、
前記検出した工具の摩耗量と前記推定した工具の摩耗量との差分を累積する摩耗量累積演算手段と、
前記累積した工具の摩耗量に基づいて前記ワークの加工を中断したときの工具の刃先位置と前記ワークの加工を再開するときの工具の刃先位置とを一致させる刃先位置制御手段と、
を具備することを特徴とした工具摩耗補正機能を備えた工作機械。
【請求項１２】
前記工具摩耗量検出手段で検出した工具の摩耗量と前記工具摩耗量推定手段で推定した工具の摩耗量とを比較し、両者が一致するように推定に用いる単位切削長さ当りの摩耗量を逐次補正する摩耗係数補正手段を更に具備する請求項１１に記載の工具摩耗補正機能を備えた工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具摩耗量を考慮して加工を行う加工方法、及び工具摩耗補正機能を備えた工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣ工作機械では、主軸に装着された工具とテーブルに載置されたワークとを所望の加工プログラムに従って相対移動させることによってワークを加工するので、加工によって得られるワークの形状は工具の移動軌跡によって定められることになる。一般に、加工プログラムは、加工により工具が摩耗せず、工具長が一定であることを前提として作成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実際には、工具は加工に伴って摩耗し、工具長がだんだん短くなっていくため、例えば図５に示されているように、所望されるワークの加工形状４１が右肩上がりの傾斜面の場合、実際の加工形状４３は所望される加工形状４１から上方にだんだん浮き上がり、ずれを生じていく。よって、所望される加工形状４１を得ることはできない。
【０００４】
さらに、工具が摩耗すると、特開昭５４−３５４８５号公報や特開２００１−１５０２９９号公報などに記載されている方法により、工具寿命を検知し、工具交換を行う。このために、加工を途中で中断し、摩耗した工具を標準的な長さの新しい工具に交換した後に加工を再開する。ところが、この場合、交換後の工具は摩耗していないため、加工プログラムに従った指令位置に工具を戻すと、実際の工具刃先位置は工具交換前後で交換前の工具の摩耗量分だけ下方へずれることになる。また、同一の工具を用いて、第１の領域の加工を中断して第１の領域と異なる第２の領域の加工を経てから再度第１の領域の加工を再開する場合も、第１の領域に関する加工の中断前後で工具の摩耗量が変化しているため、同様に、加工を中断した時の指令位置に工具を戻すと、実際の工具刃先位置は加工の中断前後で変化することになる。この結果、工具交換のため又は異なる領域の加工のための加工中断の前後で、加工形状に段差４５（図５参照）を生じることになり、不都合が生じる。なお、図５は、工具交換を３回行ったため、加工形状に段差４５が３つ表われている。
【０００５】
よって、本発明の目的は、工具の摩耗に起因して発生する上記従来技術に存する問題を解消して、所望される加工形状に対するずれの少ない加工形状を得ることができる加工方法、及び工具摩耗補正機能を備えた工作機械を提供することである。また、本発明の他の目的は、工具交換により発生する段差のない滑らかな加工形状を得ることができる加工方法、及び工具摩耗補正機能を備えた工作機械を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上記目的に鑑み、加工終了時の工具摩耗量を検出し、検出した工具摩耗量に基づき加工終了時の工具刃先位置と次加工開始時の工具刃先位置とを一致させ加工を続行するようにしたものである。
【０００７】
すなわち、工具とワークとを相対移動させて前記ワークを加工する加工方法において、予め設定されたＮＣ加工プログラムに基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令に従って前記ワークの加工を行うステップと、前記ワークの加工を中断したときの工具の摩耗量を検出するステップと、検出した工具の摩耗量に基づいて、前記ワークの加工を中断したときの工具の刃先位置と前記ワークの加工を再開するときの工具の刃先位置とを一致させ前記ワークの加工を行うステップとを含む加工方法が提供される。
【０００８】
また、工具とワークとを相対移動させて前記ワークを加工する加工方法において、予め設定されたＮＣ加工プログラムに基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令に従って前記ワークの加工を行うステップと、前記ワークの加工を中断したときの工具の摩耗量を検出するステップと、前記ワークの加工中の工具の摩耗量を逐次推定するステップと、前記推定した工具の摩耗量を補償するように前記工具の刃先位置を逐次補正するステップと、前記検出した工具の摩耗量と前記推定した工具の摩耗量との差分を累積するステップと、前記累積した工具の摩耗量に基づいて、前記ワークの加工を中断したときの工具の刃先位置と前記ワークの加工を再開するときの工具の刃先位置とを一致させ前記ワークの加工を行うステップとを含む加工方法が提供される。
【０００９】
また、工具とワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、予め設定されたＮＣ加工プログラムに基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令に従って工具とワークとを相対移動させるよう指令する位置指令生成手段と、前記ワークの加工を中断したときの工具の摩耗量を検出する工具摩耗量検出手段と、前記工具摩耗量検出手段で検出した工具の摩耗量に基づいて、前記ワークの加工を中断したときの工具の刃先位置と前記ワークの加工を再開するときの工具の刃先位置とを一致させる刃先位置制御手段とを具備する工具摩耗補正機能を備えた工作機械が提供される。
【００１０】
また、工具とワークとを相対移動させて前記ワークを加工する工作機械において、予め設定されたＮＣ加工プログラムに基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令に従って前記工具とワークとを相対移動させるよう指令する位置指令生成手段と、前記ワークの加工を中断したときの工具の摩耗量を検出する工具摩耗量検出手段と、前記ワークの加工中に工具の摩耗量を逐次推定する工具摩耗量推定手段と、前記工具摩耗量推定手段で推定した工具の摩耗量を補償するように前記工具の刃先位置を逐次補正する刃先位置補正手段と、前記検出した工具の摩耗量と前記推定した工具の摩耗量との差分を累積する摩耗量累積演算手段と、前記累積した工具の摩耗量に基づいて前記ワークの加工を中断したときの工具の刃先位置と前記ワークの加工を再開するときの工具の刃先位置とを一致させる刃先位置制御手段とを具備する工具摩耗補正機能を備えた工作機械が提供される。
【００１１】
本発明では、加工により摩耗した工具の摩耗量を検出し、その摩耗量に基づいて加工中断前後の工具の刃先位置を一致させるので段差のない加工が行える。また加工中にリアルタイムに推定した工具の摩耗量を補償するように工具の刃先位置を逐次補正するステップを併用すると、所望加工形状と実加工形状とのずれも軽減又は解消できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
なお、以下の説明において、「所望加工形状」とは所望される加工形状を意味し、「実加工形状」とは実際に加工により得られた加工形状を意味し、「基準加工プログラム」とは、加工の際に工具Ｔが摩耗せず一定の長さを保つことを前提として、所望加工形状が得られるように作成された加工プログラムを意味し、「修正加工プログラム」とは、工具Ｔの摩耗に起因する所望加工形状と実加工形状との間のずれを予め考慮して、所望加工形状が得られるように基準加工プログラムを修正したものを意味する。
【００１４】
まず、図１を参照して、本発明による工具摩耗補正機能を備えたＮＣ工作機械１１の要部構成を説明する。ＮＣ工作機械１１の機械本体部は、主軸頭１３に回転可能に支持された主軸１５と、ワークＷを載置、固定するテーブル１７とを備え、ＮＣ装置１９からの軸移動指令に基づいて、Ｘ軸送りモータ２１、Ｙ軸送りモータ（不図示）、Ｚ軸送りモータ２３により、主軸１３とテーブル１７とを互いに対してＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の直交３軸方向に相対移動できるように構成されている。
【００１５】
図１のＮＣ工作機械１１では、Ｘ軸送りモータ２１によってテーブル１７をＸ軸方向に移動させ、Ｙ軸送りモータ及びＺ軸送りモータ２３によって主軸１５をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させることにより、主軸１５とテーブル１７とを直交３軸方向に相対移動させているが、Ｘ軸送りモータ２１、Ｙ軸送りモータ、Ｚ軸送りモータ２３によって主軸１５を直交３軸方向に移動させるようにするなど、他の構成をとることも可能である。ここで、Ｘ軸及びＹ軸は主軸１５の回転軸線と垂直な平面内の直交する２つの軸方向を指し、Ｚ軸は主軸１５の回転軸線と平行な軸方向を指す。
【００１６】
さらに、主軸１３の先端には工具Ｔが装着されており、工具Ｔを回転させながらワークＷに切り込み、主軸１５とテーブル１７とを相対移動させることにより工具ＴとワークＷとをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に相対移動させて、ワークＷを所望される形状に加工する。
【００１７】
ＮＣ装置１９は、加工プログラムや工具先端位置測定プログラムなどの各種プログラムを格納するプログラム格納手段１９ａと、このプログラム格納手段１９ａに格納されているプログラムを解釈する読取解釈手段１９ｂと、解釈されたプログラムに従って主軸１５及びテーブル１７に対する位置指令を生成する位置指令生成手段１９ｃと、この位置指令に従ってＸ軸送りモータ２１、Ｙ軸送りモータ、Ｚ軸送りモータ２３を駆動するサーボモータドライバなどの軸移動制御手段１９ｄとを含んでいる。
【００１８】
また、ＮＣ工作機械１１の機械本体部には、任意の瞬間のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各送り軸の座標値を読み取る位置読取手段２５が設けられており、位置読取手段２５によって読み取られたテーブル１７に対する主軸１５の相対位置は逐次軸移動制御手段１９ｄへフィードバックされる。位置読取手段２５として、主軸１５又はテーブル１７の各送り軸に取り付けられたデジタルスケールや、Ｘ軸送りモータ２１、Ｙ軸送りモータ、Ｚ軸送りモータ２３にそれぞれ取り付けられたエンコーダなど適宜の装置を使用することが可能である。
【００１９】
さらに、ＮＣ工作機械１１は工具刃先位置演算手段２７を備え、主軸１５に対する工具Ｔの刃先位置、好ましくは主軸１５の前端面と工具Ｔの刃先位置との距離、すなわち工具長を測定できるようになっている。
【００２０】
例えば、工具刃先位置演算手段２７は、主軸１５とテーブル１７とを相対移動させて、テーブル１７上の加工の妨げとならない位置に設けられた工具刃先検出装置２９で主軸１５に装着された工具Ｔの刃先を検出させることによって、このときに位置読取手段２５によって検出されたテーブル１７に対する主軸１５の相対位置から、主軸１５に対する工具Ｔの刃先位置を演算する。詳細には、工具刃先検出装置２９の刃先検出位置はテーブル１７に対して予め定められた位置となっていることから、主軸１５及びテーブル１７の位置が検出されれば、主軸１５と工具刃先検出装置２９の検出位置との距離が判明することを利用して、主軸１５に対する工具Ｔの刃先位置を演算する。なお、工具刃先検出装置２９は、図１に示されているような接触式センサとしてもよく、レーザ式、静電容量式、渦電流式などの非接触式センサとしてもよい。
【００２１】
なお、工具刃先位置演算手段２７が主軸１５に対する工具Ｔの刃先位置を演算する方法は上記方法に限定されるものではなく、工具刃先位置演算手段２７は他の適した方法により主軸１５に対する工具Ｔの刃先位置を演算してもよいことはいうまでもない。
【００２２】
さて、上記のようなＮＣ工作機械１１では、通常、加工の際に工具Ｔが摩耗せず一定の長さを保つことを前提として作成された基準加工プログラムに従って加工が行われる。したがって、工具Ｔの摩耗に伴って工具Ｔの刃先位置が所望加工形状から主軸１５側に近づいていき、所望加工形状からずれた実加工形状が得られてしまう。また、このときに工具Ｔを交換すると、主軸１５が同じ位置に配置されても工具Ｔの刃先位置はテーブル１７側に近づくので、実加工形状に段差が生じてしまう。
【００２３】
そこで、本発明のＮＣ工作機械１１は、工具Ｔの長さ又は刃先位置が摩耗により変化することを考慮しながら加工を行うために、工具摩耗量検出手段３１と、摩耗係数補正手段３２と、工具摩耗量推定手段３３と、刃先位置補正手段３４と、摩耗量累積演算手段３５と、刃先位置制御手段３７とをさらに備える。
【００２４】
工具摩耗量検出手段３１は、ある領域を加工したときの加工前と加工後における工具Ｔの刃先位置の差から工具Ｔの摩耗量を演算、検出する、又は当該工具Ｔによる前回の加工後の刃先位置を今回の加工前における工具Ｔの刃先位置とし、今回の加工後における工具Ｔの刃先位置との差から工具Ｔの摩耗量を演算、検出する。
【００２５】
一方、工具摩耗量推定手段３３は、加工中に、切削条件、加工負荷、切削長ＣＬなどから工具Ｔの摩耗量を推定する。例えば、工具摩耗量推定手段３３は、単位切削長当たりの摩耗量を表す摩耗係数Ｍｋを予め記憶しており、加工に使用している工具Ｔの切削長ＣＬと摩耗係数Ｍｋとを積算した値に基づいて、加工中、工具Ｔの摩耗量を逐次求めていく。また、工具摩耗量推定手段３３は、逐次求めた摩耗量を加算して加工中の工具Ｔの総摩耗量を推定することもできる。ここで、切削長ＣＬとはワークＷを切削加工した長さを意味するものとする。
【００２６】
工具摩耗量推定手段３３で推定した工具Ｔの摩耗量に基づき刃先位置補正手段３４は逐次その摩耗量を補正する信号を位置指令生成手段１９ｃ又は軸移動制御手段１９ｄに送って摩耗誤差のない加工を行う。
【００２７】
また、推定に用いる摩耗係数Ｍｋをより正しく設定するために、工具摩耗検出手段３１で検出した工具Ｔの摩耗量と、工具摩耗量推定手段３３で推定した工具Ｔの摩耗量とを比較し、両者が一致するように摩耗係数Ｍｋを逐次補正する摩耗係数補正手段３２が設けられている。
【００２８】
摩耗量累積演算手段３５は、工具摩耗量検出手段３１によって求められた工具Ｔの摩耗量を工具交換などによる加工の中断毎に加算していき、基準加工プログラムによって定められた所望加工形状に対する実加工形状の加工中断時点におけるずれ量、すなわち誤差を求める。
【００２９】
そして、刃先位置制御手段３７は、摩耗量検出手段３１によって求められた工具Ｔの摩耗量分だけ主軸１５とテーブル１７との相対位置を変化させる。この相対位置の変化は、刃先位置制御手段３７からの信号を位置指令生成手段１９ｃ又は軸移動制御手段１９ｄに送出することによって行われる。こうして加工中断時前後における工具Ｔの刃先位置を一致させて、工具Ｔの摩耗が実加工形状に与える影響を除去又は軽減させる。
【００３０】
例えば、工具Ｔの交換などにより工具長又は摩耗量が不連続に変化するときには、基準加工プログラムに従って位置指令生成手段１９ｃが生成した位置指令を補正し、工具摩耗量算出手段３１によって求められた各工具Ｔの摩耗量の累積値、すなわち摩耗量累積演算手段３５によって求められた所望加工形状と実加工形状との誤差分だけ、工具Ｔの交換後の主軸１５とテーブル１７とを離れる方向にシフトさせるようにする。これにより、工具Ｔの交換前後におけるワークＷに対する工具Ｔの刃先位置は一致することとなり、摩耗量分に起因して実加工形状に発生する段差が解消される。
【００３１】
また、摩耗により工具長が連続的に変化するときには、基準加工プログラムに従って位置指令生成手段１９ｃが生成した位置指令を補正し、工具摩耗量推定手段３３によって求められた使用工具Ｔの摩耗量分だけ、主軸１５とテーブル１７とを近づける方向に逐次シフトさせるようにする。これにより、工具Ｔの摩耗に起因する工具長の変化が相殺、補償され、ワークＷに対する工具Ｔの刃先位置は所望加工形状に沿って移動するようになり、工具Ｔの摩耗により実加工形状の所望加工形状からのずれが解消又は軽減される。
【００３２】
ここで、位置指令の補正は、工具のオフセット補正、ワークの座標系の補正、ＮＣ工作機械１１の機械原点位置補正のうち、いずれか１つの方法で行うことができる。
【００３３】
次に、図２〜図５を参照して、図１のＮＣ工作機械１１の動作を説明する。
【００３４】
加工を行うに先立って、操作者が加工プログラムを設定し、これをプログラム格納部１９ａに格納しておく。ここでは、プログラム格納部１９ａに、加工プログラムとして、工具Ｔが摩耗しないことを前提として作成された基準加工プログラムが格納されているものとするが、あらかじめ工具Ｔの摩耗量を考慮して作成された修正加工プログラムを格納してもよい。
【００３５】
次に、ＮＣ工作機械１１は、工具刃先位置演算手段２７によって、加工を開始したときに主軸１５に装着されている工具Ｔについて、主軸１５に対する工具Ｔの刃先位置を演算する（ステップＳ１）。以下では、説明の簡略化のために、ステップＳ１において、主軸１５の前端面に対する工具Ｔの刃先位置、すなわち工具長Ｈａが演算されるものとする。また、説明の簡略化のために、以下のステップでは、工具Ｔの交換後も同一の標準長さを有する工具Ｔが使用されるものとする。なお、以下の手順は同一長さの工具Ｔに限定されるものではなく、様々な長さの工具Ｔに対して適用することができることはいうまでもない。
【００３６】
工具長Ｈａの演算が終了すると、プログラム格納部１９ａに格納されている基準加工プログラムを読取解釈手段１９ｂが解釈し、それに従って位置指令生成手段１９ｃが主軸１５及びテーブル１７に対する位置指令を生成し、軸移動制御手段１９ｄが、この位置指令に従ってＸ軸送りモータ２１、Ｙ軸送りモータ、Ｚ軸送りモータ２３を駆動することにより、加工が行われる（ステップＳ２）。
【００３７】
次に、予め定められたタイミングで、工具Ｔの交換のために加工が中断され、中断時のテーブル１７に対する主軸１５のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する相対位置が求められる（ステップＳ３）。主軸１５とテーブル１７との相対位置は、位置指令手段１９ｃによって生成された主軸１５及びテーブル１７に対する位置指令から求めればよい。主軸１５及びテーブル１７のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する位置は、位置読取手段２５によって検出される値を用いることも可能である。
【００３８】
次に、工具Ｔの交換に先立って、加工により摩耗した工具Ｔの工具長Ｈｂが工具刃先位置演算手段２７によって演算される（ステップＳ４）。ステップＳ３に代えて、工具刃先位置演算手段２７によって適時工具長を演算し、工具長が所定値よりも短くなったときに加工を中断してもよい。このときは、最後に演算された工具長を加工中断時の工具長Ｈｂとすることができる。
【００３９】
次に、工具摩耗量検出手段３１は、加工開始時の工具長Ｈａと加工中断時の工具長Ｈｂとから工具Ｔの摩耗量Ｍｔを算出する（ステップＳ５）。そして、工具摩耗量検出手段３１は、算出した工具Ｔの摩耗量Ｍｔを摩耗量累積演算手段３５に送り、摩耗量累積演算手段３５は、送られてきた工具Ｔの摩耗量Ｍｔに基づいて累積誤差量Ｍｅを求め、これを加工中断時のテーブル１７に対する主軸１５のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する相対位置と共に記憶する（ステップＳ６）。これにより、加工を中断したときのテーブル１７に対する主軸１５のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する相対位置とその位置における実加工形状と所望加工形状とのずれ量とが記憶されたことになる。
【００４０】
ステップＳ７の逐次摩耗補正については後述するので、ステップＳ７では、逐次摩耗補正を行っていないものとして、次のステップＳ９に進み、主軸１５に装着されている摩耗した工具Ｔの交換を行う。
【００４１】
工具Ｔの交換が行われ、新しい工具Ｔが主軸１５に装着されると、ステップＳ１と同様にして、加工再開に先だって、工具刃先位置演算手段２７によって加工再開時の工具長Ｈａが演算される（ステップＳ１０）。工具長Ｈａが演算されると、新しい工具Ｔを用いた加工が再開される（ステップＳ１１）。
【００４２】
ところで、新しい工具Ｔは、中断前に使用していた工具Ｔよりも摩耗量Ｍｔ分だけ長くなっている。一方、実加工形状は、中断時において、所望加工形状から工具Ｔの摩耗量Ｍｔ分だけ、主軸１５側にずれている。したがって、加工が再開されるにあたって、主軸１５及びテーブル１７を加工を中断したときと同じ相対位置に移動すると、主軸１５に装着されている工具Ｔの刃先位置は、所望加工形状上に配置され、実加工形状から工具Ｔの摩耗量Ｍｔ分だけテーブル１７側に近づくので、ワークＷには摩耗量Ｍｔに等しい段差が生じてしまう。
【００４３】
そこで、本発明のＮＣ工作機械１１では、主軸１５又はテーブル１７若しくはその両方に対して位置指令生成手段１９ｃが生成した位置指令を刃先位置制御手段３７によって補正し、摩耗量累積演算手段３５によって求められた累積誤差量Ｍｅ、すなわち、この段階では、工具摩耗量検出手段３１によって求められた工具Ｔの摩耗量Ｍｔに等しい分だけ、テーブル１７に対する主軸１５の相対位置を互いから離れる方向にシフトさせた状態で、加工を継続する（ステップＳ１２）。
【００４４】
次に、ステップＳ３と同様に、予め定められたタイミングで又は演算した工具長が所定値よりも短くなったときに、摩耗した工具Ｔを新たな工具Ｔと交換するために加工を中断する（ステップＳ１３）。そして、工具Ｔの交換に先立って、加工により摩耗した工具Ｔの工具長Ｈｂが工具刃先位置演算手段２７によって演算され（ステップＳ１４）、工具摩耗量検出手段３１がステップＳ５と同様にしてステップＳ１２で使用した工具Ｔの摩耗量Ｍｔを算出し（ステップＳ１５）、摩耗量累積演算手段３５がこの摩耗量Ｍｔから累積誤差量Ｍｅを演算し、これを記憶する（ステップＳ１６）。
【００４５】
ステップＳ１７の逐次摩耗補正については後述するので、ステップＳ１７においては、逐次摩耗補正を行っていないとして、ステップＳ１８に進むものとする。ステップＳ１８において加工を継続する場合には、ステップＳ９からステップＳ１７までの手順を同様にして繰り返す。なお、ステップＳ１２で使用する工具もステップＳ２で使用する工具と同様に加工に伴って摩耗していくので、工具交換のために加工を中断したときには、所望加工形状と実加工形状とのずれは、ステップＳ２で使用の工具Ｔの摩耗量ＭｔとステップＳ１２で使用の工具Ｔの摩耗量Ｍｔとの和、すなわち摩耗量累積演算手段３５によって求められた累積誤差量Ｍｅに等しくなる。したがって、２回目以降の工具Ｔの交換においては、ステップＳ１２において、刃先位置制御手段３７は、テーブル１７に対する主軸１５の相対位置を累積誤差量Ｍｅ分だけ互いから離れる方向にシフトさせるように、位置指令生成手段１９ｃが基準加工プログラムに従って生成した位置指令を補正しながら、加工を継続すればよい。
【００４６】
このように、使用した工具Ｔの摩耗量Ｍｔを考慮して新しい工具Ｔを使用した加工を行うことで、工具Ｔの交換を行った位置、すなわち加工中断位置における実加工形状に段差が生じることが回避される。
【００４７】
ところが、以上の手順で加工を行ったときには、実加工形状の段差は解消されるが、所望加工形状からずれを生じてしまう。そこで、本発明のＮＣ工作機械１１では、ステップＳ２及びステップＳ１２の加工において、図４に示されているステップＳ２１〜Ｓ２９に従って、加工中の工具Ｔの摩耗も主軸１５とテーブル１７との相対位置を逐次補正することにより補償していくようにしている。以下でその手順を詳述する。
【００４８】
最初に、工具摩耗量推定手段３３は、予め設定されている摩耗係数Ｍｋを任意の記憶手段又は加工プログラムなどから読み込み（ステップＳ２１）、その後、切削長ＣＬを監視する（ステップＳ２２）。切削長ＣＬは、位置読取手段２５によって検出されたテーブル１７に対する主軸１５の相対移動距離に基づいて求めてもよく、軸移動制御手段１９ｄによって生成された各軸移動指令から求めてもよい。
【００４９】
工具摩耗量推定手段３３は、切削長の増分ＣＬと摩耗係数Ｍｋとを積算することにより、摩耗量の増分を演算し、逐次摩耗補正量Ｍｓ、すなわち工具Ｔの摩耗の影響を相殺するために主軸１５とテーブル１７との相対位置に必要とされる補正量を求める（ステップＳ２３）。そして、工具摩耗量推定手段３３は、切削長の増分ＣＬと逐次摩耗補正量Ｍｓとから、切削長及び逐次摩耗補正量Ｍｓの総計である総切削長ＳＣＬ及び総逐次補正量ＳＭｓを演算し、刃先位置補正手段３４に送る（ステップＳ２４）。
【００５０】
刃先位置補正手段３４は、主軸１５又はテーブル１７若しくはその両方に対して位置指令生成手段１９ｃが生成した位置指令を補正し（ステップＳ２５）、総逐次補正量ＳＭｓ分だけテーブル１７に対する主軸１５の相対位置を互いに近づける方向にシフトさせて加工を行わせる（ステップＳ２６）。
【００５１】
ステップＳ２７において、加工が継続される場合にはステップＳ２２〜ステップＳ２６の手順が繰り返される。
【００５２】
このような手順で、テーブル１７に対する主軸１５の相対位置を逐次補正していけば、加工の際に工具Ｔの摩耗が工具Ｔの刃先位置に与える影響を相殺し、実加工形状の所望加工形状からのずれ量が解消又は低減される。
【００５３】
なお、ステップＳ２２〜ステップＳ２６においては、工具摩耗量推定手段３３によって推定された工具Ｔの摩耗量を使用しているため、実加工形状と所望加工形状とのずれ量が完全に解消されないこともある。しかしながら、ステップＳ２７において加工を継続しない場合に、ステップＳ３又はステップＳ１３に戻れば、実加工形状と所望加工形状とのずれにより実加工形状に段差が生じることはなくなる。
【００５４】
また、ステップＳ２７の後、ステップＳ５又はステップＳ１５で求められた工具Ｔの摩耗量Ｍｔを摩耗係数補正手段３２が工具摩耗量検出手段３１から読み込み（ステップＳ２８）、この摩耗量Ｍｔを総切削長ＳＣＬによって除算することにより、実際の加工に基づいた摩耗係数Ｍｋを求めてもよい（ステップＳ２９）。これにより、実際の加工条件や加工負荷に即した摩耗係数Ｍｋを求めることができ、実加工形状と所望加工形状とのずれをより少なくすることが可能である。
【００５５】
工具の摩耗量を推定する別法として、工具回転速度、１刃当りの送り速度、切込量、工具材質、工具種類、ワーク材質等の切削条件及び／又は加工負荷から演算することもできる。
【００５６】
図２及び図３に示されている実加工形状の段差を回避するための手順と共に、図３に示されている工具Ｔの摩耗の逐次補正を行う手順を併用する場合には、上記で説明した実加工形状の段差を回避するための手順を一部変更する必要があり、それがステップＳ８又はステップＳ１９として示されている。
【００５７】
工具Ｔの摩耗の逐次補正を行う場合、加工中断時における実加工形状と所望加工形状とのずれは使用した工具Ｔの摩耗量よりも総逐次補正量ＳＭｓ分だけ小さくなる。そこで、ステップＳ８及びステップＳ１９において、摩耗量累積演算手段３５が実加工形状と所望加工形状とのずれ量を表す累積誤差量Ｍｅから総逐次補正量ＳＭｓを減算し、逐次補正分を加味するようにしている。
【００５８】
以上、図１に示されているＮＣ工作機械１１を例にして本発明を説明したが、上記実施形態は、工具Ｔの摩耗を加工の中断・再開時に又は加工中逐次考慮し実加工形状に生じる段差や実加工形状と所望加工形状とのずれを解消又は低減させる方法の単なる例示に過ぎず、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５９】
例えば、ステップＳ１〜ステップＳ１９の手順では、工具Ｔの交換のために加工を中断するものとして説明したが、同一の工具ＴでワークＷの異なる２つの領域を加工するために第１の領域での加工を中断し、第２の領域を加工した後に再度第１の領域を加工する場合に上記手順を適用することも可能である。この場合には、最初に第１の領域を加工した間の工具Ｔの摩耗量Ｍｔと第２の領域を加工した間の工具Ｔの摩耗量Ｍｔとの差の分だけ、主軸１５とテーブル１７との相対位置を近づける方向にシフトさせることにより、実加工形状に段差が生じることを回避することができる。
【００６０】
また、上記ステップＳ５及びステップＳ１５において、工具摩耗量算出手段３１に代えて工具摩耗量推定手段３３を使用し、工具摩耗量推定手段３３によって推定された逐次摩耗量を累積して、同一工具による一連の加工の際に生じる工具の総摩耗量を求め、求めた総摩耗量を摩耗量累積演算手段３５に送ることも可能である。この場合でも、工具Ｔの摩耗量を考慮しているため、摩耗量を考慮していない場合と比較して、工具交換などの前後で生じる実加工形状の段差を少なくとも減少させることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、加工中の工具摩耗量を推定又は算出し、工具の交換のためなどになされる加工の中断・再開時又は加工中に、工具摩耗に起因して生じる工具長の変化を主軸とテーブルとの相対位置を変化させることにより相殺させ、加工の中断・再開時に実加工形状に生じる段差や、所望加工形状と実加工形状とのずれを軽減又は解消させることができる。したがって、工具摩耗の影響を受けずに、所望加工形状に対するずれの少ない加工形状又は段差のない滑らかな加工形状を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＮＣ工作機械の要部構成を示しているブロック図である。
【図２】図１に示されているＮＣ工作機械において行われる実加工形状に段差を生じさせない加工方法の手順を示しているフローチャートである。
【図３】図２の加工方法の手順の続きを示しているフローチャートである。
【図４】図１に示されているＮＣ工作機械において行われる所望加工形状に対するずれのない実加工形状を得るための加工方法を示しているフローチャートである。
【図５】従来技術において工具交換時に実加工形状に生じる段差を示している図である。
【符号の説明】
１１…ＮＣ工作機械
１５…主軸
１７…テーブル
１９…ＮＣ装置
１９ｃ…位置指令生成手段
２７…工具刃先位置演算手段
３１…工具摩耗量検出手段
３２…摩耗係数補正手段
３３…工具摩耗量推定手段
３４…刃先位置補正手段
３５…摩耗量累積演算手段
３７…刃先位置制御手段
Ｔ…工具
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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