[发明专利]机床的工件加工方法及变动计测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机床的工件加工方法及变动计测装置。

背景技术

在机床中，因伴随主轴的旋转、使工件和刀具的位置相对位移的 轴进给的电机等的发热、及机床的设置地点的环境温度的变化等，构 成主轴等的机床的部件产生热位移时、例如主轴的轴方向上产生热位 移时，出现刀具加工工件的深度变化等、工件和刀具的相对位置产生 偏差而成为加工误差的问题。

上述加工误差尤其由于旋转造成的主轴热位移的影响较大，因此 现有技术中采用以下方法：为了维持加工精度，直到主轴热位移稳定 为止进行使主轴空转的所谓的暖机运转，在等待主轴热位移稳定后， 开始工件的加工。

进行上述暖机运转的时间、即开始暖机运转后主轴发热到该主轴 的热位移稳定为止的时间，因机床周围的环境、这之前的运转状况等 也不同，因此熟练作业人员根据经验进行判断，或者不论主轴的热位 移的速度而预先设定一定的时间等。因此，可能会在主轴的热位移稳 定前开始加工或者以超过必要长度的时间进行暖机运转，存在担心加 工效率降低的问题。

针对这一问题，下述专利文献1公开了以下内容：在机床上设置 刀具长度计测装置，每隔规定时间测定刀具的刀尖的位置，如果测定 的刀具的刀尖位置的变化量为允许值以内，则结束暖机运转。

专利文献1：日本特开2004-261934号公报

发明内容

但专利文献1所述的构成是，每隔规定时间断续地测定刀具的刀 尖的位置，与紧前面测定的结果相比来判断刀具的刀尖位置的变化量 是否在允许值以内，例如工件和刀具前端的相对位置不是单一的向一 个方向的变化(一次函数变化)，而如波形一样复杂变化时，根据测 定的时间间隔的不同，在工件和刀具前端的相对位置稳定前、该相对 位置如波形一样复杂变化的状态下，担心检测出和规定时间前检测出 的值相同的值(例如波形的山和山等)，而错误判断为稳定。并且， 认为刀具的刀尖位置也会向主轴的轴方向以外的方向变形，但存在无 法检测出向主轴的轴方向以外的方向的变形的问题。因此，可能导致 加工精度降低、加工效率下降。

鉴于此，本发明的目的在于提供一种机床的工件加工方法、及变 动计测装置，防止超过必要地进行暖机运转，并且不依赖于作业人员 地在主轴等热位移可靠地稳定的状态下开始工件加工而可确保加工精 度。

用于解决上述课题的第1发明涉及的机床的工件加工方法中，使 工件和刀具相对位移而进行上述工件的加工，其特征在于包括以下工 序：第一工序，连续地测定安装在主轴上的刀具的前端的位置；第二 工序，根据测定结果依次计算出刀具的前端位置的位移量；第三工序， 监视上述位移量处于为了判断伴随温度变化移动的刀具前端的位置是 否稳定而预先设定的允许位移量内的时间；第四工序，当上述位移量 处于允许位移量内的时间比为了判断伴随温度变化移动的刀具前端的 位置是否稳定而预先设定的时间即上述范围时间短时，继续暖机运转， 另一方面当上述位移量处于允许位移量内的时间达到上述范围时间 时，结束暖机运转；及第五工序，在上述第四工序中暖机运转已结束 时，开始上述工件的加工。

第2发明涉及的机床的工件加工方法的特征在于，在第1发明中， 二维或三维地测定上述刀具的前端的位置。

第3发明涉及的机床的工件加工方法的特征在于，在第1或第2 发明中，在上述第二工序和上述第三工序之间包括以下工序：计算出 上述刀具的前端位置的位移量后，从开始上述刀具的前端位置的计测 后在预先设定的最大计测时间内时，继续上述刀具的前端位置的计测， 从开始上述刀具的前端位置的计测后经过了预先设定的最大计测时间 时，结束上述刀具的前端位置的计测。

第4发明涉及的机床的变动计测装置中，该机床控制工件和刀具 的相对位置而进行上述工件的加工，其特征在于，具有：计测单元， 连续且二维或三维地测定刀具前端位置；及控制单元，根据由上述计 测单元测定的结果计算上述刀具前端位置的位移，监视通过计算所计 算出的位移处于预先设定的允许位移量以内的状态维持的时间，当上 述刀具前端位置的位移处于上述允许位移量以内的状态维持的时间在 预先设定的允许位移持续时间内时，继续暖机运转，当上述刀具前端 位置的位移处于上述允许位移量以内的状态维持的时间经过了上述允 许位移持续时间时，结束暖机运转。