[发明专利]机床的数控装置和数控方法

说明书

提供机床的数控装置和数控方法，能够对各种工件实现高精度的加工。5轴机床的数控装置具备:轴依存变形误差估计单元(20),其根据轴依存变形误差参数和平移轴和/或旋转轴的指令值，运算由于5轴机床发生变形而产生的轴依存变形误差的估计值；输入单元(17),其用于输入工件的质量和重心位置；重力变形估计单元(18),其根据重力变形误差参数、由输入单元(17)输入的质量和重心位置以及平移轴和/或旋转轴的指令值，运算由工件质量引起的重力变形误差的估计值；校正值运算单元(16),其根据轴依存变形误差的估计值、重力变形误差的估计值以及该指令值，运算与刀具相对于工件的位置和/或姿态的误差对应的平移轴和/或旋转轴的校正值；以及加法器(21),其将校正值加到指令值中。

技术领域

本发明涉及在机床中用于校正由工件的质量引起的机床变形的数控装置和数控方法。

背景技术

图1是具有三个平移轴和两个旋转轴的5轴控制加工中心的示意图。主轴头2 能够借助作为平移轴的彼此垂直的X轴、Z轴相对于底座1进行两个平移自由度的运 动。工作台3能够借助作为旋转轴的C轴相对于托架4进行一个旋转自由度的运动， 托架4能够借助作为旋转轴的A轴相对于耳轴5进行一个旋转自由度的运动，A轴 和C轴彼此垂直。此外,耳轴5能够借助作为平移轴且与X、Z轴垂直的Y轴相对于 底座1进行一个平移自由度的运动。因此，主轴头2能够相对于工作台3进行三个平 移自由度和两个旋转自由度的运动。各进给轴被由未图示的数控装置控制的伺服电机 驱动，将被加工物固定到工作台3上，将刀具安装在主轴头2上并使刀具旋转，控制 被加工物和刀具之间的相对位置和相对姿态来进行加工。

对该5轴机床的运动精度产生影响的主要因素例如有旋转轴的中心位置的误差(相对于假定的位置的偏离)以及旋转轴的倾斜误差(轴间的垂直度、平行度)等各 轴间的几何学误差(以下称为“几何误差”)。若存在几何误差，则导致机床的运动精 度恶化，工件的加工精度恶化。因此，虽然需要通过调整来减小几何误差，但是难以 使其为零，可以通过进行校正几何误差的控制来进行高精度的加工。

作为测定机床的几何误差的手段，已经提出了各种方法，但是测定需要昂贵的测定仪器或多个测定仪器，此外，所述误差的测定还要求某种程度的技能水平。因此， 专利文献1公开了一种系统，其中，在机床的刀具台上安装接触探针，在工作台上设 置目标球，使机床在指定的分度位置自动进行倾斜轴/旋转轴的分度动作，在各分度 位置计测目标球的中心坐标，基于该结果辨识、校正几何误差。

还可举出由于装载在工作台3上的夹具或工件的重力等外力以及平移轴和旋转轴的动作导致的托架4和耳轴5等的重心移动而产生的变形误差也是对该5轴机床的 运动精度产生影响的主要因素之一。为了抑制变形误差，存在有实施增加构成机床的 各要素的厚度等措施以提高静刚性的方法，但是会发生由于材料的成本或机床本身的 质量增加而导致的速度降低等问题。

针对这样的问题，在专利文献2的三维测定器中，在预先装载各种质量的工件的状态下计测几何误差，根据该计测结果求出并存储每个工件质量的校正参数，适当读 出与待测定工件的质量对应的校正参数来校正待测定的工件的测定坐标。

此外，在专利文献3中，已经提出了如下装置：将由于外力引起的变形误差、热 位移和机床的定位误差等各种误差作为几何误差来处理，从而以更简单的结构来校正 各种误差。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2011-38902号公报

专利文献2：日本特开2005-214943号公报

专利文献3：日本特开2009-104317号公报

上述变形误差根据每台机床的组装精度而有偏差。此外，长时间使用机床会导致部件磨损，变形行为发生变化。因此，在如专利文献2那样基于预先计测的变形误差 估计变形误差时，产生由于老化引起的误差。