机床控制器制造技术

一种机床控制器，能够考虑基于旋转速度而产生的主轴的位移进行校正从而以高精度进行超精细加工。当主轴以高速旋转时，连接到主轴的刀具的切割位置由于主轴安装精度和重量平衡的影响而产生变化。通过使用非接触位移计测量连接到主轴的刀具端的Ｘ，Ｙ和Ｚ方向的位移，以关联于主轴的旋转速度的方式获得校正量并将其存储在存储装置中。在加工过程中，根据主轴速度读取校正量，并根据使用读取的校正量所校正的程序命令值进行加工。即使刀具的切割位置在高度旋转中变化，也可以根据校正后的程序命令值进行加工。因此，可以高精度进行超精细加工。

Machine controller

A machine tool controller capable of correcting the displacement of a spindle based on rotational speed, thereby performing ultra fine machining with high accuracy. When the spindle rotates at a high speed, the cutting position of the tool connected to the spindle is changed due to the influence of the spindle mounting accuracy and the weight balance. The displacement of the X, Y and Z directions of the tool end connected to the spindle is measured by using a non-contact displacement gauge, and the correction amount is obtained in a manner associated with the rotation speed of the spindle and stored in the storage device. During processing, the correction amount is read according to the spindle speed and processed according to the program command value corrected by the corrected amount to be read. Even if the cutting position of the tool changes in the height rotation, it can be processed according to the corrected program command value. Therefore, ultra fine machining can be carried out with high precision.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超精细机床的控制器，特别涉及在旋转轴以高速旋转时进行的刀刃位置校正。
技术介绍
刀具在持续使用中会磨损。如果不顾及刀具的损耗而持续进行加工，那么加工精度会逐渐降低。因此，在现有技术中，采用了以下的方法测量刀具的直径和/或刀具端面的位置，获得刀具校正量，校正刀具直径的设定值和加工条件。 为了测量刀具直径和刀具端面位置，采用了刀具停止旋转时测量，或者刀具保持旋转时测量的方法。 例如，已知一项专利技术，其中，随着主轴保持转动，使用非接触检测器检测连接到主轴的参考刀具的半径值X0和连接到主轴的加工刀具的半径值x0，并存储该两个值；进行预订单位数量的加工后，保持主轴旋转的同时，测量参考刀具的半径值Xi和加工刀具的半径值xi；然后获得加工之前和加工之后检测的参考刀具的半径值之间的差值AXi＝Xi-X0，以及加工之前和加工之后检测的加工刀具的半径值之间的差值Axi＝xi-x0；之后，由这两个所检测的半径值的差值，获得刀具损耗品质ATi＝Axi-AXi；通过将刀具损耗品质的累积值AS与刀具寿命标准值进行比较，提供刀具校正值(参见JP63-50140B)。 还已知一项专利技术，其中，通过与切割刀具圆周面接触的测量仪器的探测器测量切割刀具的旋转跳动(run-out)；重复切割刀具的替换直到所测量的值降低到等于或小于一阈值；当降低到等于或小于阈值时，进行加工。测量仪器的探测器周期性地与切割刀具的圆周面和端面接触以检测磨损，并依赖于检测的磨损量改变加工条件或确定刀具寿命(参见JP 2843488B)。 还已知一种方法，其中，通过检测刀具一次旋转中切割位置的变化获取校正值。例如，JP 3162936B公开了一项专利技术，其中，通过在X轴传感器与端铣刀的圆周面相接触时以低速旋转端铣刀，获得最大跳动然后获得基于最大跳动的X轴校正值；通过在Z轴传感器与端铣刀的圆周面相接触时以低速旋转端铣刀，获得最大跳动然后获得基于最大跳动的Z轴校正值。 如上所述，在现有技术中，测量刀具直径等以及进行刀具直径校正的目的是为了阻止因为刀具磨损而引起的刀具直径变化所进而引起的加工精度降低。此外，在JP 3162936B中描述的专利技术中，是在考虑刀具一次旋转中的跳动或刀具连接差错而进行校正的目的下测量刀具直径等。 同时，在进行超精细加工的机床中，当以连接到高速旋转的主轴上的刀具或工件进行加工时，切割位置不会因为刀具的磨损或一次旋转跳动而变化。 图1至3是解释主轴以高速旋转时导致上述变化的示图。图1至3中，主轴1由轴承2可旋转的支撑，刀具或工件连接到主轴1上。图1至3是关于其中连接了刀具2的例子。如图1所示，在主轴1不旋转的情况下，刀具2的中心轴与主轴1的中心轴4一致。但是，当主轴以高速旋转时，主轴1的中心轴4如图2中断线和参考符号4’(由此发生位移的主轴和刀具分别以参考符号1’和2’示出)所示移位，或者如图3的断线所示主轴1变为倾斜并产生跳动，从而刀具的径向位置和推进位置发生变化，使得刀刃(cutting edge)位置产生变化。 这样的在高速旋转中，连接至高速旋转轴的刀具或工件的位移是因为主轴(旋转轴)装配精度及主轴(旋转轴)重量平衡的影响，这种影响在高速旋转中出现。 在现有技术中，高速旋转下的主轴位移(刀具或工件的位移)的测量以下述方式进行如果圆柱体形状的工件连接到旋转轴，则使得传感器等与圆柱体的旋转面接触。 如果刀具连接到主轴(旋转轴)，则如图4所示，从切割入工件5的刀具2的刀刃2a的位置测量旋转中旋转轴(主轴1)的位移。 但是，以此方法测量高速旋转下主轴(旋转轴)的位移是困难的任务。而且本申请的专利技术人发现连接到旋转轴(主轴)的刀具、工件或之类的位移量依赖旋转轴(主轴)的旋转速度而变化。因此，为了以高精度进行加工，需要进行考虑了依赖旋转速度的刀具、工件或之类的位移量的校正。
技术实现思路
本专利技术提供了一种控制器，其能够根据主轴的旋转速度通过校正主轴的位移以高精度进行超精细加工。 本专利技术的控制器控制具有其上连接有要旋转的刀具或工件的主轴的机床。该控制器包括测量装置，用于使用非接触位移计在推进方向和径向至少其中之一的方向上，测量从主轴的静态到最大速度旋转态连接到主轴的旋转的刀具或工件的位移；存储装置，用于存储基于所述测量装置测量的主轴不同旋转速度下的位移所确定的主轴不同旋转速度的校正量；和校正装置，用于根据主轴的旋转速度使用所述存储装置中存储的校正量来校正机床加工程序的命令。 测量装置可以测量相对于工件移动刀具的进给轴的方向上的位移，从而确定进给轴的方向上的校正量并存储在存储装置中。 通过以上配置，即使在高速旋转中刀具或工件产生位移时，也可以在加工中补偿刀具或工件的位移以达到高精度的超精细加工。附图说明图1示出了主轴停止旋转的状态图；图2示出了主轴以高速旋转从而旋转的中心产生位移的状态图；图3示出了主轴以高速旋转从而主轴倾斜并产生跳动的状态图；图4是解释用于测量主轴高速旋转时产生的连接到主轴的刀具的位移的传统测量方法的示图；图5是根据本专利技术的机床控制器实施例在获得校正量时的功能框图，以及从垂直于主轴的轴的角度看的与刀具非接触的位移计的配置示意图；图6示出了从主轴的轴向观察，本专利技术的实施例中的与刀具非接触的位移计的设置的视图；图7是相同实施例的机床控制器进行加工时，响应于高速旋转中产生的主轴位移而进行校正的功能框图；图8是由相同实施例的机床控制器执行的获取校正量的程序流程图；图9是由相同实施例的机床控制器执行的进行加工的程序流程 图10是本专利技术应用于菲涅耳透镜加工的示例图。具体实施方式图5的示意框图示出了本专利技术一个实施例中，考虑到诸如连接到主轴的刀具或工件等旋转体的位移时获得校正量的结构示意框图，其伴随着主轴高速旋转时产生的主轴位移和/或跳动(run-out)。在此实施例中，连接到主轴的旋转体是刀具。 关于本专利技术，用于控制机床的控制器10，例如数字控制器，包括校正量获取装置12和用于存储获取的校正量的校正量存储装置13。 当要获取校正量时，用于测量X轴方向位移、Y轴方向位移和Z轴方向位移的非接触位移计分别对准相对于工件移动刀具的进给轴的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向围绕刀具2设置。首先，相对于连接到可旋转地由轴承3支撑的主轴1上的刀具2(或工件)，将非接触位移计6x，6y的相应传感器部分接近刀具端部的圆周面设置，以检测X轴方向位移和Y轴方向位移(圆周面位置的变化)，其中X轴方向和Y轴方向是主轴1旋转时刀具2的半径方向并且以直角相互交叉。并且，用于检测刀具2的推进方向(Z轴方向)位移(刀具端面位置的变化)的非接触位移计6z的传感器部分接近于刀具2的端面设置。 图5示出了从Y轴观察时，刀具2和非接触位移计6x，6y，6z之间的关系。图6示出了从Z轴观察时，刀具2和非接触位移计6x，6y之间的关系。如图6所示，依赖于主轴(旋转轴)的旋转速度(刀具的旋转速度)，刀具2径向(X轴方向、Y轴方向)位移εx，εy产生变化，从而刀刃位置产生变化。尽管未示出，轴向(Z轴方向)位移εz，即刀具2端面位置的变化量也依赖于旋转速度变化。这些位移εx，εy，εz通过非接触位移计6x，6y，6z进行测量。 用于控制机床的控制器10，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制具有主轴的机床的控制器，刀具或工件连接于该主轴以进行旋转，该控制器包括：测量装置，用于使用非接触位移计在推进方向和径向至少其中之一的方向上，测量从主轴的静态到最大速度旋转态的范围内连接到主轴的旋转的刀具或工件的位移； 存储装置，用于存储基于所述测量装置测量的主轴不同旋转速度下的位移所确定的主轴不同旋转速度的校正量；和校正装置，用于根据主轴的旋转速度使用所述存储装置中存储的校正量来校正机床加工程序的命令。

【技术特征摘要】
JP 2005-12-27 2005-3755531.一种控制具有主轴的机床的控制器，刀具或工件连接于该主轴以进行旋转，该控制器包括测量装置，用于使用非接触位移计在推进方向和径向至少其中之一的方向上，测量从主轴的静态到最大速度旋转态的范围内连接到主轴的旋转的刀具或工件的位移；存储装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：河合知彦，蛯原建三，大木武，
申请(专利权)人：发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]