(57)【要約】【課題】ワーク加工中に適時入力される摩耗補正値の管理手段を備えることにより、工具の摩耗や機械の熱変形などの管理や補正値の自動設定を可能にしたＮＣ工作機械を提供する。【解決手段】ワーク加工時にオペレータにより入力された各工具ごとの摩耗補正値を、ワークを特定する情報、機械の運転を開始してからの経過時間、工具を交換してからの加工個数などと共に履歴データベースとして記憶し、入力された補正値又はその積算値である絶対補正値を前記経過時間や加工個数に関連づけてグラフ表示することにより、ワークの加工現場でそれぞれの工作機械に入力されている摩耗補正値を蓄積する。蓄積された補正値や絶対補正値は、機械特性や工具摩耗特性を検討する際の資料にでき、また蓄積されたデータをもとに補正値の自動設定をすることも可能である。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工プログラムから指令される工具移動量に対する補正値の入力手段を備えたＮＣ工作機械において、補正値が入力される毎に当該補正値ないしその積算値である絶対補正値を工具交換後のワークの加工個数及び工作機械起動後の経過時間と共に順次記憶する履歴データベース作成手段と、記憶された補正値ないし絶対補正値の前記加工個数ないし経過時間に対する変化をＮＣ装置のディスプレイにグラフ表示するグラフ表示手段とを備えた、ＮＣ工作機械。
【請求項２】
前記履歴データベース作成手段が、ワークの種類毎に前記補正値ないし絶対補正値の履歴データベースを作成する、請求項１記載のＮＣ工作機械。
【請求項３】
前記記憶された補正値ないし絶対補正値をその加工個数及び経過時間と関係づける演算手段と、補正値入力が指示されたときに、現在のワーク加工における加工個数ないし経過時間から前記演算手段で求められた補正値を自動設定する補正値自動設定手段とを備えている、請求項１又は２記載のＮＣ工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＮＣ工作機械に関するもので、ワーク加工中に適時入力される摩耗補正値の管理手段を備えたＮＣ工作機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械で同一ワークを連続加工するとき、工具の摩耗と機械の熱変形等に起因して、加工されたワークの誤差が経時的に変化する。この誤差を補正してより正確な寸法のワークを得るために、一定時間あるいは一定個数のワーク加工毎に加工済みワークの寸法を測定し、指令寸法からの誤差を補正する補正値を使用する仕上工具毎に入力して、仕上加工時の工具の移動量を補正するということが行われている。
【０００３】
図２は、ＮＣタレット旋盤の摩耗補正値の入力画面の一例を示した図で、ＮＣ装置が備えているディスプレイに表示される画面である。この画面の左側には、選択したタレットのＸないしＢ軸の位置が表示されており、この画面で摩耗ボタン２０をクリックすることにより、画面右側の摩耗補正値入力ウィンドウ２１が開く。このウィンドウ２１には、使用される工具Ｗ１、Ｗ２・・・毎にＸ軸方向（主軸直角方向）とＹ軸方向（主軸方向）の補正値入力ボックス１２、１３・・・が設けられており、オペレータは加工済みワークを実測して、例えばワークの直径が目標値より１０ミクロン大きくなっていれば、当該工具のＸ軸方向の入力ボックスに−１０を入力する。ワークの加工部位によって使用される仕上用工具の種類が分かるから、その部位の誤差をキャンセルする補正値を当該工具の入力ボックス１２、１３・・・に入力する。そしてワークの加工を再開すると、補正後の送り量でタレットが移動し、正確な寸法のワークが加工される。
【０００４】
工具摩耗を補正する他の方法として、定量補正と呼ばれている方法がある。定量補正は、予め定められた個数のワークが加工される毎に、予め定めた補正量を自動的に設定して加工を行うというものである。同一ワークの加工実績が多いときには、適時行われるワークの抜き取り検査の測定値に基づき、工具摩耗による寸法誤差と工具を交換してからの加工個数との関係を直線的に近似して、一定個数の加工を行う毎に一定量の補正値を自動設定して加工を行うことができる。
【０００５】
多数のワークを加工した際に生ずるワークの寸法誤差は、工具の摩耗によるものが大きいが、機械の熱変形に起因する誤差も含まれてくる。工具の摩耗による誤差は、工具を交換した後の加工個数に概ね比例すると考えられる。一方、機械の熱変形などによる誤差は、機械を起動してからの経過時間や室温に依存して変化し、簡単な比例関係等で自動補正することは難しい。オペレータが手入力で補正値を入力する前者の方法によれば、機械の熱変形等による誤差も補正されて、より精度の高い加工が可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記前者の従来方法において、オペレータが入力した補正値は、その後のワークの加工の際にのみ用いられ、新たな補正値が入力されたときは、その値で絶対補正値を変更して、その後のワークの加工を行う。従って、入力された補正値の履歴データはＮＣ装置又はこれに接続したパソコン等に残っていない。そのためあるワークを加工した際に入力された補正値のデータは、その殆どが記録されないまま消し去られ、試験加工や工具テストを行ったときなどの限られたデータがオペレータによって記録されているのみで、種々の材質形状のワークを加工した際の工具摩耗や機械の熱変形等の挙動を示すデータが蓄積されないという問題があった。このようなデータの蓄積は、どの位置で機械の温度を計って熱変形の補正をするかとか、どのような材質のどのような形状のワークを加工するときはどのような工具を用いてどのような手順で加工すべきか、を検討するための重要な情報源となるものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ワーク加工時にオペレータにより入力された各工具毎の摩耗補正値を、加工プログラム名などのワークを特定する情報、機械の運転を開始してからの経過時間、工具を交換してからの加工個数などと共に履歴データベースとして記憶し、入力された補正値又はその積算値である絶対補正値を前記経過時間や加工個数に関連づけてグラフ表示することにより、ワークの加工現場でそれぞれの工作機械に入力されている摩耗補正値を蓄積して、機械特性や工具摩耗特性を検討する際の資料にできるようにすることで、上記課題を解決したものである。
【０００８】
この出願の請求項１の発明に係るＮＣ工作機械は、加工プログラムから指令される工具移動量に対する補正値の入力手段を備えたＮＣ工作機械において、補正値が入力される毎に当該補正値ないしその積算値である絶対補正値を工具交換後のワークの加工個数及び工作機械起動後の経過時間と共に順次記憶する履歴データベース作成手段と、記憶された補正値ないし絶対補正値の前記加工個数ないし経過時間に対する変化をＮＣ装置のディスプレイにグラフ表示するグラフ表示手段とを備えている。
【０００９】
請求項２の発明は、上記構成を備えたＮＣ工作機械において、前記履歴データベース作成手段が、ワークの種類毎に前記補正値ないし絶対補正値の履歴データベースを作成することを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項３の発明は、上記請求項１又は２記載の構成を備えたＮＣ工作機械において、記憶された補正値ないし絶対補正値をその加工個数及び経過時間と関係づける演算手段と、補正値入力が指示されたときに、現在のワーク加工における加工個数ないし経過時間から前記演算手段で求められた補正値を自動設定する補正値自動設定手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
演算手段は、演算式を生成して当該演算式で演算するという普遍的な方法であってもよいが、より簡単には、例えば次のような手段が可能である。一般的には補正値の入力は、一定個数のワークが加工される毎に行われるので、例えば加工個数１００個、２００個、３００個・・・のときの補正値のデータが蓄積されていくこととなり、工具交換毎に加工個数１００個なら１００個のときのデータが経過時間と共に複数個記憶されることになる。従って、１００個加工したときの補正値を経過時間の関数としてプロットすることが可能で、それらのデータを直線又は２次曲線などに近似し、現在加工時の経過時間をこの近似式に入力すれば、自動補正すべき摩耗補正値が得られる。加工数が２００、３００・・・の各場合の補正値も同様な方法で求めることができる。なお、自動設定した補正値は、履歴データベースには登録しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、ＮＣ旋盤を例にして、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、ハードウェア構成を模式的に示した図で、１は主軸台、２は主軸台１に軸支された主軸に装着されたワークチャック、３はワークチャック２に把持されて加工されるワーク、４はタレット刃物台、５はタレット刃物台に装着された工具、６はタレット刃物台を主軸方向に送るＺ送りモータ、７はタレット刃物台４を主軸直角方向に送るＸ送りモータ、８はＺ送りモータ６及びＸ送りモータ７を制御しているＮＣ装置、９はＮＣ装置のディスプレイ、１０はＮＣ装置の操作盤で、この操作盤には数値を入力するためのテンキー（図示せず）が設けられている。
【００１３】
ＮＣ装置８には、従来備えている送り量補正手段、補正値入力画面表示手段、補正値設定手段の他に、履歴データベース作成手段、グラフ表示手段、演算手段及び補正値自動設定手段が登録されている。送り量補正手段は、加工プログラムで演算された送り量に設定された絶対補正値を加算（又は減算）して送りモータ６、７のドライバに渡す。補正値入力画面表示装置は、図２に示すような補正値入力画面をＮＣ装置のディスプレイ９に表示する。補正値設定手段は、補正値入力手段の確定キー１１が押されたときに、入力ボックス１２、１３内の数値を読み込んで設定されている絶対補正値を変更するものである。
【００１４】
補正値を記憶する履歴データベースのデータ項目は、例えば図３に示すように、ワークＩＤ、加工個数、経過時間、Ｘ軸補正値、Ｚ軸補正値、Ｘ軸絶対補正値、Ｙ軸絶対補正値、日付などである。ワークＩＤは、実行している加工プログラムから取得できる。経過時間及び加工個数は、ＮＣ装置の管理データから読み込む。Ｘ軸補正値及びＹ軸補正値は、それぞれ入力ボックス１２、１３から読み込まれ、Ｘ絶対補正値及びＹ絶対補正値は、現時点で設定されている絶対補正値に新たに入力された補正値を加減算することによって得られる。この履歴データベースの新たなレコードは、所定の補正値入力時にオペレータが補正値を入力して確認ボタンを押す毎に、履歴データベース作成手段により追加記録される。この履歴データベースのファイルは、使用する工具及び／又はワーク毎に作成するか、工具ＩＤ及びワークＩＤを検索キーとして一ファイルとする。
【００１５】
グラフ表示手段は、補正値のグラフ表示が指令されたときに、引数として与えられるワークＩＤと工具ＩＤとに基づき、履歴データベースから該当ワークの該当工具のものを検索し、横軸に経過時間と加工個数とを取り、縦軸にＸ及びＹ方向それぞれについて絶対補正値の変化を図４に示すように表示する。同一ワークの連続加工が何回も繰り返されると、履歴データベースに補正値データが蓄積され、それらの平均値などを用いてグラフ１４が作成される。このグラフは、機械の熱変形、工具の摩耗、個々の機械の誤差量などの特性を表示しているので、これを用いて加工誤差をより少なくするための機械の改良や加工方法の改善を図ることができる。
【００１６】
履歴データベースにデータが蓄積されると、そのデータを基して補正値の自動設定を行うことが可能になる。補正値自動設定手段は、工具交換をしてからのワークの加工個数が補正値を入力すべき数に達したとき、各工具について当該加工個数に対応する補正値データを履歴データベースから検索する。履歴データベースから複数のレコードが検出されたら、演算手段は各レコードの経過時間と補正値との関係を直線や２次曲線で近似して、現在の機械の経過時間を代入することにより、補正値を自動的に求め、その値を補正値自動設定手段がＮＣ装置に設定する。この自動演算された補正値は、履歴データベースには登録されない。このようにして設定された補正値は、機械の熱変形や個々の機械に特有な誤差量を含んだ補正値となるので、従来の定量補正に比べてはるかに高い精度の補正値を自動入力することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例装置のブロック図
【図２】補正値入力画面の一例を示す図
【図３】履歴データベースの項目の例を示す図
【図４】グラフ表示画面の一例を示す図
【符号の説明】
８　ＮＣ装置
９　ディスプレイ
１０　操作盤
１１　確定キー
１２，１３　入力ボックス
１４　グラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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