數(shù)控機床以及數(shù)控機床的主軸誤差修正方法
【專利摘要】本發(fā)明的數(shù)控機床在數(shù)控機床的主軸上安裝主軸誤差測量用夾具。將能夠在機床的各軸的移動軸方向上進行測量的測定元件設(shè)置在工作臺上。對驅(qū)動工作臺的直線軸和使主軸頭升降的直線軸進行驅(qū)動控制，測量主軸中心位置測量用的孔和主軸角度偏差測量用的端面，由此進行主軸誤差測量而進行主軸誤差計算。根據(jù)該計算結(jié)果求出角度偏差和主軸誤差修正量，將它們用作修正工作臺和主軸的相對移動量的參數(shù)，修正主軸誤差。
【專利說明】數(shù)控機床以及數(shù)控機床的主軸誤差修正方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種主軸誤差修正方法、具備主軸誤差修正功能的數(shù)控機床以及該數(shù)控機床的主軸誤差修正方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在具備固定在某直線移動軸或旋轉(zhuǎn)軸上的主軸、具有一個軸以上的直線移動軸或旋轉(zhuǎn)軸的工作臺、具備控制這些主軸和工作臺的動作的數(shù)值控制裝置的機床中，在高精度相對于某工件的加工面進行垂直或平行加工的情況下，通過高精度地與移動軸垂直或平行地設(shè)置工件和加工面，能夠高精度地進行加工。
[0003]但是,在使用臺鉗(stock vice)、夾盤等夾具將工件安裝在機床上進行加工的情況下，加工面有可能相對于移動軸產(chǎn)生傾斜，并不一定垂直或平行，因此每次都必須通過手動進行微調(diào)整。
[0004]與此相對，在日本特開2010-201581號公報中公開了以下的方法，即在加工前測定工件和加工面的傾斜，與通過測定求出的傾斜一致地對設(shè)置有工件的工作臺進行傾斜修正，高精度地對加工面進行加工。
[0005]但是，上述日本特開2010-201581號公報所公開的技術(shù)只是修正工件的傾斜，如果高精度地與載置工件的工作臺垂直或平行地設(shè)置了保持加工工具的主軸，則能夠如圖16A和圖16B所示那樣進行高精度的加工，但在沒有與工作臺垂直或平行地設(shè)置主軸的情況下，如圖17A、圖17B、以及圖17C所示那樣在銑刀加工中成為臺階差等加工不良的產(chǎn)生原因，另外在開孔加工中鉆頭會變形。
[0006]此外，圖16A表示了通過立銑刀加工對載置在工作臺上的工件進行二段的口袋加工的例子。另外，圖16B表示了對載置在工作臺上的工件進行鉆加工的例子。圖17A圖示了通過立銑刀加工對載置在工作臺上的工件進行二段的口袋加工的例子。另外，圖17B表示了對載置在工作臺上的工件進行鉆加工的例子。如圖17A、圖17B、以及圖17C所示那樣，在主軸不與工作臺上的工件垂直的情況下，會引起加工不良和工具的破損。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的在于:鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點，提供一種數(shù)控機床以及數(shù)控機床的主軸誤差修正方法，該數(shù)控機床具備固定在某直線移動軸上的主軸、具有2個軸以上的直線移動軸的工作臺、用于固定設(shè)置在該工作臺上的具有2個軸以上的旋轉(zhuǎn)軸的工件的旋轉(zhuǎn)臺、控制這些主軸和工作臺的數(shù)值控制裝置，并具有對機床主體的制造階段的組裝誤差和由于因工件的加工中產(chǎn)生的熱造成的機床主體的變形的誤差而產(chǎn)生的主軸誤差進行修正的功能。
[0008]本發(fā)明的數(shù)控機床具備:使主軸移動的直線移動軸；使工作臺移動的2個軸以上的直線移動軸；用于固定設(shè)置在上述工作臺上的具有2個軸以上的旋轉(zhuǎn)軸的工件的旋轉(zhuǎn)臺；數(shù)值控制裝置，其控制上述主軸、上述直線移動軸以及上述旋轉(zhuǎn)軸，進行上述工件的加工。進而，該數(shù)控機床具備:作為被測定構(gòu)件的主軸誤差測量用夾具，其被安裝在主軸上，具備具有與主軸軸線平行的被測定面即內(nèi)面的主軸中心位置測量用的孔、與上述主軸軸線垂直的被測定面即主軸角度偏差測量用的端面；測定元件，其被設(shè)置在上述工作臺上，檢測主軸誤差測量用夾具的上述主軸中心位置測量用的孔、上述主軸角度偏差測量用的端面；主軸角度偏差計算單元，其將上述主軸誤差測量用夾具安裝到上述主軸上，根據(jù)通過上述測定元件測定上述主軸誤差測量用夾具的內(nèi)面和端面的結(jié)果來計算主軸角度偏差；修正量計算單元，其根據(jù)該計算出的主軸角度偏差來計算修正上述工作臺和上述旋轉(zhuǎn)臺的位置的修正量；位置修正單元，其根據(jù)該修正量而使得上述直線移動軸和上述旋轉(zhuǎn)臺移動。
[0009]上述主軸角度偏差計算單元可以根據(jù)通過上述測定元件測定上述主軸誤差測量用夾具的孔的內(nèi)面即同一面上的3點以上的結(jié)果而求出主軸中心位置，根據(jù)對將使上述主軸誤差測量用夾具的端面從上述主軸中心位置與上述主軸誤差測量用夾具的端面垂直地下降所得的線的交點作為中心的任意直徑的圓上的3個以上的點進行測定的結(jié)果，計算主軸角度偏差。進而，可以是上述主軸角度偏差計算單元除了上述主軸角度偏差以外，還計算主軸誤差測量用夾具的主軸安裝誤差，上述修正量計算單元根據(jù)上述主軸安裝誤差和主軸角度偏差來計算修正上述工作臺和上述旋轉(zhuǎn)臺的位置的修正量。
[0010]上述位置修正單元可以針對上述旋轉(zhuǎn)臺的2個軸以上的各旋轉(zhuǎn)軸，根據(jù)上述修正量修正各旋轉(zhuǎn)軸，與上述主軸垂直或平行地對上述工件進行位置修正，為了根據(jù)各直線移動軸的移動指令使上述主軸與上述工件垂直或平行地移動，而根據(jù)上述修正量計算各直線移動軸的相對移動修正量，根據(jù)該相對移動修正量進行相對移動修正。
[0011]在本發(fā)明的具備控制直線移動軸和旋轉(zhuǎn)軸的數(shù)值控制裝置的數(shù)控機床的主軸誤差修正方法包括:將作為被測定構(gòu)件的主軸誤差測量用夾具安裝到主軸上的步驟，其中，該主軸誤差測量用夾具具備具有與主軸軸線平行的被測定面即內(nèi)面的主軸中心位置測量用的孔、與上述主軸軸線垂直的被測定面即主軸角度偏差測量用的端面；通過被設(shè)置在固定載置工件的旋轉(zhuǎn)臺的工作臺上的測定元件利用上述主軸誤差測量用夾具來檢測上述主軸中心位置測量用的孔、上述主軸角度偏差測量用的端面的步驟；根據(jù)通過上述測定元件檢測上述主軸誤差測量用夾具的內(nèi)面和端面的結(jié)果來計算主軸角度偏差的步驟；根據(jù)上述計算出的主軸角度偏差來計算修正上述工作臺和上述旋轉(zhuǎn)臺的位置的修正量的步驟；根據(jù)上述修正量而使得上述直線移動軸和上述旋轉(zhuǎn)臺移動的步驟。
[0012]上述主軸角度偏差的計算也可以根據(jù)通過上述測定元件測定上述主軸誤差測量用夾具的孔的內(nèi)面即同一面上的3點以上的結(jié)果來求出主軸中心位置，根據(jù)對從上述主軸中心位置將使上述主軸誤差測量用夾具的端面與上述主軸誤差測量用夾具的端面垂直地下降所得的線的交點作為中心的任意直徑的圓上的3個以上的點進行測定的結(jié)果來進行。
[0013]也可以除了上述主軸角度偏差以外，還計算主軸誤差測量用夾具的主軸安裝誤差，根據(jù)上述主軸安裝誤差和主軸角度偏差來計算修正上述工作臺和上述旋轉(zhuǎn)臺的位置的修正量。
[0014]上述移動也可以針對上述旋轉(zhuǎn)臺的2個軸以上的各旋轉(zhuǎn)軸，根據(jù)上述修正量來修正各旋轉(zhuǎn)軸，與上述主軸垂直或平行地對上述工件進行位置修正，為了根據(jù)各直線移動軸的移動指令使上述主軸與上述工件垂直或平行地移動，而根據(jù)上述修正量計算各直線移動軸的相對移動修正量，根據(jù)該相對移動修正量進行相對移動修正。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，提供一種數(shù)控機床、以及數(shù)控機床的主軸誤差修正方法，該數(shù)控機床具備固定在某直線移動軸上的主軸、具有2個軸以上的直線移動軸的工作臺、用于固定設(shè)置在該工作臺上的具有2個軸以上的旋轉(zhuǎn)軸的工件的旋轉(zhuǎn)臺、控制這些主軸和工作臺的數(shù)值控制裝置，并具有對該機床主體的制造階段的組裝誤差、由于因工件的加工中產(chǎn)生的熱造成的機床主體的變形的誤差而產(chǎn)生的主軸誤差進行修正的功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]根據(jù)參照附圖的以下實施方式的說明能夠了解本發(fā)明的上述和其他目的和特征。
[0017]圖1A和圖1B是說明在沒有組裝誤差的狀態(tài)下固定在移動軸上的主軸的例子的圖。
[0018]圖2A和圖2B是說明在有組裝誤差的狀態(tài)下固定在移動軸上的主軸的例子的圖。
[0019]圖3A和圖3B是說明在有組裝誤差并且有因變形產(chǎn)生的誤差的狀態(tài)下固定在移動軸上的主軸的例子的圖。
[0020]圖4A、圖4B以及圖4C是說明使工件相對于主軸軸線相對地動作的情況的圖。
[0021]圖5A和圖5B是說明裝載了主軸誤差修正旋轉(zhuǎn)臺的例子的圖。
[0022]圖6A和圖6B是說明主軸誤差修正旋轉(zhuǎn)臺的圖。
[0023]圖7A和圖7B是說明主軸誤差測量用夾具的一個例子的圖。
[0024]圖8A和圖8B是說明主軸誤差測量用夾具的另一個例子的圖。
[0025]圖9是表示本發(fā)明的實施方式的具備主軸誤差修正功能的機床的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0026]圖1OA和圖1OB是說明主軸誤差測量用夾具的測量例子的圖。
[0027]圖11是說明主軸誤差修正控制單元的圖(之一)。
[0028]圖12A、圖12B、以及圖12C是說明主軸誤差修正控制單元的圖(之二)。
[0029]圖13A和圖13B是說明主軸誤差修正控制單元的圖(之三)。
[0030]圖14A和圖14B是說明工作臺相對移動單元的圖。
[0031]圖15A和圖15B是補充說明公式(2)的圖。
[0032]圖16A和圖16B是說明主軸與工件垂直的情況下的加工例子的圖。
[0033]圖17A、圖17B、以及圖17C是說明主軸與工件不垂直的情況下的加工例子的圖。

【具體實施方式】
[0034]本發(fā)明涉及一種數(shù)控機床，具備固定在某直線移動軸上的主軸、具有2個軸以上的直線移動軸的工作臺、用于固定設(shè)置在該工作臺上的具有2個軸以上的旋轉(zhuǎn)軸的工件的旋轉(zhuǎn)臺、控制這些主軸和工作臺的數(shù)值控制裝置。該數(shù)控機床為了解決在機床主體的制造階段相對于移動軸而固定的主軸的組裝誤差、由于因在加工中產(chǎn)生的熱造成的變形而產(chǎn)生的主軸的變位誤差的問題，采用以下的實施方式。
[0035]使用圖1說明機床。
[0036]機床I包括機床主體2、控制該機床主體2的數(shù)值控制裝置3 (參照圖9)。首先，說明機床主體2。床(bed) 10在Y軸方向(機床主體2的前后方向)上形成為長的大致立方體狀，通過向鑄模內(nèi)灌入鑄鐵等金屬材料而成型。在床10的下部的四角分別設(shè)置有能夠調(diào)節(jié)高度的腿部10a。通過將這些腿部IOa設(shè)置在工廠等的地面上，而將機床I設(shè)置在預(yù)定位置。
[0037]機床主體2具備床10、從該床10的上部后方向上方垂直延伸的立方體狀的柱12、沿著該柱12的前面設(shè)置的移動軸(Z軸)13、設(shè)置為能夠通過該移動軸(Z軸)13沿著柱12的前面升降的主軸頭14、固定在從該主軸頭14的下部向鉛垂下方延伸設(shè)置的主軸上而安裝更換工具架進行工具交換的工具安裝部15、設(shè)置在床10的上部而可裝卸地固定工件的工作臺11。在機床主體2中，通過省略了圖示的控制裝置控制主軸和各移動軸。工作臺11由電動機(未圖不)驅(qū)動，向X軸和Y軸的方向移動。
[0038]在機床I的機床主體2的制造上，將固定在某移動軸上的主軸調(diào)整為正確的位置和方向進行制造是困難的，因此主軸的位置和方向產(chǎn)生誤差。該誤差是指雖然應(yīng)該將主軸軸線102設(shè)置為與本來固定主軸的移動軸垂直(與X軸和Y軸垂直)或平行(Z軸)(參照圖1)，但如圖2A和圖2B所示，相對于固定主軸軸線102的移動軸(Z軸)具有角度偏差Α( α。、β Λ將這時的主軸中心位置設(shè)為(X。、Y。、ZtlX此外，此后將該誤差稱為“固定的誤差”。
[0039]另外，除了該“固定的誤差”以外，由于在加工中產(chǎn)生的熱和外部氣溫變化而機床I的機床主體2發(fā)生變形，如圖3Α和圖3Β所示，主軸軸線從主軸軸線102向主軸軸線104移動。這樣,如圖3Α和圖3Β所示，產(chǎn)生相對于主軸中心位置Q (Xh、Yh、Zh)和固定了主軸的移動軸的角度偏差B ( a h、β h)。由于機床I的機床主體2的變形，主軸中心位置從主軸中心位置(X。、Y。、Z0)移動到主軸中心位置Q (Xh、Yh、Zh)0
[0040]以主軸中心位置P (X0, Y0, Z0)為基準，將與由于機床主體2被施加變形而產(chǎn)生的主軸中心位置Q (Xh、Yh、Zh)的差設(shè)為主軸中心位置誤差量(ΛΧ、ΛΥ、ΛΖ)。如圖3A和圖3B所示，用各軸的差(AX=Xtl-Xh, AY=Y0-Yh, Λ Z=Ztl-Zh)表示主軸中心位置誤差量(ΛΧ、ΛΥ、ΛΖ)。
[0041]如后述那樣，能夠通過使用特定的工具(主軸誤差測量用夾具)和測定元件來求出主軸中心位置P (X。、Y。、Ζ。)、主軸中心位置Q (Xh、Yh、Zh)、角度偏差A(yù) (ah、i3h)。
[0042]目前，由于在制造機床I的機床主體2時產(chǎn)生的主軸軸線相對于垂直方向的偏差，機床I不是如圖16A和圖16B那樣在主軸沒有角度偏差的狀態(tài)下進行加工，實際上如圖2A和圖2B或圖3A和圖3B那樣在主軸具有主軸中心位置P (XQ、YQ、ZQ)或主軸中心位置Q (Xh、Yh、Zh)以及角度偏差A(yù) ( α 0> β 0)或角度偏差B ( a h、β h)的狀態(tài)下進行加工。
[0043]與此相對，本發(fā)明的實施方式的機床I通過采用對各軸修正因機床的周圍的外部氣溫的變化和主軸旋轉(zhuǎn)動作造成的發(fā)熱、加工后供暖運轉(zhuǎn)后等的主軸誤差產(chǎn)生動作而產(chǎn)生的誤差即主軸中心位置誤差量(ΛΧ、ΛΥ、Λ Z)的手段，能夠進行加工而修正由于上述主軸誤差產(chǎn)生動作而產(chǎn)生的誤差。
[0044]但是，只是通過上述對各軸進行修正的手段，并沒有考慮到主軸的角度偏差。如圖17Α、圖17Β以及圖17C的例子所示，由于主軸角度偏差，在改變高度和位置的基于銑刀的加工中會產(chǎn)生臺階差，在鉆加工中加工開始位置、結(jié)束位置、鉆位置的不同，因此由于異常負荷而產(chǎn)生加工孔的變形、工具異常損耗、工具破損、精度不良等加工不良。
[0045]為了解決這樣的問題，在相對于移動軸而固定主軸的情況下(在圖1的情況下，固定在Z軸上)，通過加工開始前和加工中通過主軸的靜態(tài)精度調(diào)整而修正主軸角度偏差，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的加工。但是，在現(xiàn)實中難以在加工前進行機械的靜態(tài)精度調(diào)整，不可能通過靜態(tài)精度調(diào)整來調(diào)整因外部氣溫的變化、主軸旋轉(zhuǎn)動作的發(fā)熱造成的不固定的機床的變形。
[0046]因此，將具有角度偏差的主軸固定在移動軸上，使工件以與該主軸軸線垂直或平行地動作的方式進行相對移動，能夠?qū)Π惭b在主軸上的工具進行高精度并且穩(wěn)定的加工(參照圖4A、圖4B、以及圖4C。主軸被固定在Z軸上)。圖4A、圖4B是說明銑刀加工的圖。圖4C是說明鉆加工的圖。另外，如圖5A和圖5B那樣與測量的主軸的角度偏差一致，控制主軸誤差修正旋轉(zhuǎn)臺19的各軸(傾斜軸(A軸)20、旋轉(zhuǎn)軸(C軸)21)，使工件16的姿勢變化，從而能夠?qū)ぜ?6進行高精度的加工。
[0047]使用安裝在主軸上的工具(銑刀17、鉆18等)對工件16進行高精度的加工是為了實現(xiàn)圖4A、圖4B、以及圖4C、圖5A和圖5B所示的上述的加工，需要針對由于上述主軸誤差產(chǎn)生動作而進行了不固定的變形的主軸來修正角度偏差。
[0048]因此，首先為了測量主軸中心位置Q (Xh、Yh、Zh)，代替工具而將圖7A和圖7B所示的主軸誤差測量用夾具30安裝到主軸上(具體地說，將主軸誤差測量用夾具30的夾具架31安裝到工具安裝部15上)。此外，也能夠同樣地測量主軸中心位置P。
[0049]圖7A和圖7B是說明主軸誤差測量用夾具例子的圖。圖7A是從側(cè)面觀察主軸誤差測量用夾具的概要圖。圖7B是在箭頭34的方向上觀察主軸誤差測量用夾具的圖。
[0050]主軸誤差測量用夾具30具備用于安裝到主軸的工具安裝部15上的夾具架31、具有與主軸軸線(中心軸線)平行的內(nèi)周面的主軸中心位置測量用的孔32、與上述主軸軸線垂直的被測定面即主軸角度偏差測量用的端面33。與主軸中心位置測量用的孔32的深度方向正交的截面和主軸角度偏差測量用的端面33都為圓形形狀。在圖8A和圖8B中，作為主軸誤差測量用夾具30的主軸角度偏差測量用的端面33的形狀，列舉十字形狀作為主要形狀例子。
[0051]此外，主軸誤差測量用夾具30如果是使測定范圍與主軸軸線垂直的形狀，則也可以是圓盤形狀、十字形狀以外。另外，對于主軸中心位置測量用的孔32的形狀，列舉圓形、四角形狀作為主要形狀例子，但如果是使測定范圍與主軸軸線平行的形狀，則也可以是圓形、四角形狀以外。
[0052]圖9是表示本發(fā)明的實施方式的具備主軸誤差修正功能的機床的結(jié)構(gòu)的框圖。在本發(fā)明的實施方式中，機床I具備機床主體2、主軸誤差修正旋轉(zhuǎn)臺19、測定元件5以及數(shù)值控制裝置3。數(shù)值控制裝置3控制機床主體2以及主軸誤差修正旋轉(zhuǎn)臺19的動作，取得從測定元件5輸出的主軸誤差測量用夾具30的檢測信號。
[0053]在機床主體2的各移動軸(X軸、Y軸、Z軸)以及主軸誤差修正旋轉(zhuǎn)臺19的各旋轉(zhuǎn)軸(C軸、A軸)上設(shè)置有位置檢測器(未圖示)，分別將來自位置檢測器的反饋信號輸入到數(shù)值控制裝置3。數(shù)值控制裝置3控制機床I的整體。數(shù)值控制裝置3在對工件16進行機械加工的情況下，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的加工程序向驅(qū)動機床主體2的各軸的電動機輸出驅(qū)動指令，控制各移動軸(X軸、Y軸、Z軸)相對于工件16的相對位置。
[0054]數(shù)值控制裝置3根據(jù)預(yù)先設(shè)定的主軸誤差修正控制程序，使用測定元件5執(zhí)行安裝在機床主體2的工具安裝部15上的主軸誤差測量用夾具30的測量。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序(主軸誤差修正控制程序)，向機床主體2的各軸的電動機輸出驅(qū)動指令，控制各移動軸(X軸、Y軸、Z軸)相對于主軸誤差測量用夾具30的相對位置。數(shù)值控制裝置3通過接收來自測定元件5的輸出信號，取得主軸誤差測量用夾具30的所需要位置的數(shù)據(jù)。
[0055]數(shù)值控制裝置3通過執(zhí)行主軸誤差修正控制程序，來執(zhí)行主軸誤差測量、使用了測量結(jié)果的主軸誤差計算、求出用于修正通過計算得到的主軸誤差的修正量的主軸誤差修正計算、以及將上述修正量設(shè)定為主軸誤差參數(shù)的一連串的處理。
[0056]以下，說明〈主軸誤差測量 >、< 主軸誤差計算 >、< 主軸誤差修正 >、< 主軸誤差參數(shù)設(shè)定〉。
[0057]如圖1OA和圖1OB所示,將能夠在機床I的移動軸方向上進行測量的測量元件(接觸式測定裝置)5設(shè)置在工作臺11上，通過數(shù)值控制裝置3分別對該工作臺11的X軸、Y軸以及使主軸頭14升降的Z軸進行驅(qū)動控制，測量主軸中心位置測量用的孔32以及主軸角度偏差測量用的端面33。此外，測定元件(接觸式測定裝置)5可以使用在與測定對象物接觸時輸出檢測信號的觸摸式傳感器等公知的裝置。
[0058]<主軸誤差測量>
[0059]參照圖11說明下述(I)~(3)。
[0060]( I)主軸中心位置的測量
[0061]在主軸中心位置測量用的孔32的測量中，使用測定元件5針對主軸中心位置測量用的孔32的與主軸軸線平行的面(主軸中心位置測量用的孔32的內(nèi)周側(cè)面)在3點以上的位置進行測量，使用該測量結(jié)果能夠計算機械啟動時或主軸誤差產(chǎn)生動作后的主軸中心位置 Q (Xh、Yh、Zh)。
[0062]更具體地說，如圖11所示在工作臺11上設(shè)置能夠在移動軸方向上進行測量的測定元件5，通過數(shù)值控制裝置3對工作臺11的X軸、Y軸以及使主軸頭14升降的Z軸的各移動軸進行驅(qū)動控制，測量位于主軸中心位置測量用的孔32的內(nèi)周面上即同一平面上的不同的至少3點。
[0063](2)主軸誤差測量用夾具安裝誤差的測量
[0064]在主軸角度偏差測量用的端面33的測量中，在以上述主軸中心軸位置Q為中心的任意測量直徑D的位置，如圖12所示使用測定元件5，使主軸在O~360°之間旋轉(zhuǎn)，在3點以上的位置進行測量，測量主軸誤差測量用夾具30相對于主軸的主軸誤差測量用夾具安裝誤差(匕，&)。
[0065]在圖12B和圖12C中表示端面33的4點測量中的主軸誤差測量用夾具安裝誤差(Zxe, Zye)的測量方法。這是以下的方法，即為了在將主軸誤差測量用夾具安裝到主軸上的狀態(tài)下將X軸方向設(shè)為0°的情況下測量X軸和Y軸方向上的夾具的斜率，而在各軸上按照以主軸中心位置Q為中心的測量直徑D的半徑位置(D/2，0)，以對應(yīng)的角度在X軸方向上的2點(0°和180° )、在Y軸方向上的2點(9°和270° )合計4點上測量Z軸方向的位置，測量各軸方向的夾具的斜率。
[0066]圖12B說明了測量X軸方向上的夾具的斜率的方法。將測定元件5設(shè)置在(D/2，O)的位置，將在主軸的旋轉(zhuǎn)角度為0°時通過測定元件5檢測出的主軸誤差測量用夾具30的Z軸方向的位置設(shè)為Zxl。接著，將在主軸的旋轉(zhuǎn)角度為180°時通過測定元件5檢測出的主軸誤差測量用夾具30的Z軸方向的位置設(shè)為Zx2。另外，將Z-X平面內(nèi)的誤差表示為7 =7 -7
z^xe ^x2 z^xl0
[0067]圖12C說明了測量Y軸方向上的夾具的斜率的方法。將在主軸的旋轉(zhuǎn)角度為90°時通過測定元件5檢測出的主軸誤差測量用夾具30的Z軸方向的位置設(shè)為Zyl。接著，將在主軸的旋轉(zhuǎn)角度為270°時通過測定元件5檢測出的主軸誤差測量用夾具30的Z軸方向的位置設(shè)為Zyl。另外，將Z-Y平面內(nèi)的誤差表示為Zye=Zy2-Zyl。
[0068](3)主軸角度偏差的測量
[0069]接著，在固定了主軸(將旋轉(zhuǎn)角度設(shè)為0° )后，使設(shè)置了測定元件5的工作臺11向X方向動作(驅(qū)動X軸的移動軸)，針對主軸角度偏差測量用的端面33，以(Xh，Yh, Zh)為中心，在成為測量直徑D的直線上的2個位置上測定主軸誤差測量用夾具30的Z方向的位置。在2個位置的X軸上將主軸角度偏差設(shè)為Zxh。
[0070]接著，使設(shè)置了測定元件5的工作臺11向Y方向動作(驅(qū)動Y軸的移動軸)，針對主軸角度偏差測量用的端面33，以(Xh，Yh，Zh)為中心，在成為測量直徑D的直線上的2個位置上測定主軸誤差測量用夾具30的Z方向的位置。在2個位置的Y軸上將主軸角度偏差設(shè)為Zyh。在此，用(Zxh，Zyh)表示主軸角度偏差。此外，主軸角度偏差(Zxh，Zyh)包含主軸誤差測量用夾具30向主軸的安裝誤差。
[0071]〈主軸誤差計算〉
[0072](4)根據(jù)下述公式(1)，求出從主軸角度偏差(Zxh，Zyh)減去了主軸誤差測量用夾具安裝誤差(ZM，Zye)所得的真正的主軸角度偏差(Zx，Zy)。
[0073]Zx=Zxh — Zxe
[0074]Zy=Zyh-Zye
[0075]a h=tan_1 (ZjO)
[0076]β h=tan_1 (Zy/D)......⑴
[0077]根據(jù)真正的主軸角度偏差(Zx，Zy)的計算結(jié)果，根據(jù)下述公式(2)計算主軸角度偏差修正量(θ。，ΘΑ)。
[0078]Θ c計算公式
[0079]Zy ^ O Θ c=tan_1 (Ijl1)
[0080]Zy=O, Zx > O Θ c=90°
[0081]Zy=O, Zx < O Θ c=-90°
[0082]Θ A計算公式
[0083]Zy ^ O Θ A=tan_1 (r/D)
[0084]Zy < 0 Θ A=-tarf1 (r/D)
[0085]其中，

【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)控機床，具備: 使主軸移動的直線移動軸； 使工作臺移動的2軸以上的直線移動軸； 用于固定設(shè)置在上述工作臺上的具有2軸以上的旋轉(zhuǎn)軸的工件的旋轉(zhuǎn)工作臺； 數(shù)值控制裝置，其控制上述主軸、上述直線移動軸以及上述旋轉(zhuǎn)軸，進行上述工件的加工， 該數(shù)控機床的特征在于，還具備: 作為被測定構(gòu)件的主軸誤差測量用夾具，其安裝在主軸上，具備具有與主軸軸線平行的被測定面即內(nèi)面的主軸中心位置測量用的孔、與上述主軸軸線垂直的被測定面即主軸角度偏差測量用的端面； 測定元件，其設(shè)置在上述工作臺上，檢測主軸誤差測量用夾具的上述主軸中心位置測量用的孔和上述主軸角度偏差測量用的端面； 主軸角度偏差計算單元，其將上述主軸誤差測量用夾具安裝到上述主軸上，根據(jù)通過上述測定元件測定上述主軸誤差測量用夾具的內(nèi)面和端面的結(jié)果來計算主軸角度偏差； 修正量計算單元，其根據(jù)該計算出的主軸角度偏差來計算修正上述工作臺和上述旋轉(zhuǎn)臺的位置的修正量； 位置修正單元，其根據(jù)該修正量使得上述直線移動軸和上述旋轉(zhuǎn)臺移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機床，其特征在于， 上述主軸角度偏差計算單元根據(jù)通過上述測定元件測定上述主軸誤差測量用夾具的孔的內(nèi)面即同一面上的3點以上的結(jié)果，求出主軸中心位置，根據(jù)對從上述主軸中心位置將上述主軸誤差測量用夾具的端面與上述主軸誤差測量用夾具的端面垂直地下降所得的線的交點作為中心的任意直徑的圓上的3個以上的點進行測定的結(jié)果，計算主軸角度偏差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)控機床，其特征在于， 上述主軸角度偏差計算單元除了計算上述主軸角度偏差以外，還計算主軸誤差測量用夾具的主軸安裝誤差， 上述修正量計算單元根據(jù)上述主軸安裝誤差和主軸角度偏差來計算修正上述工作臺和上述旋轉(zhuǎn)臺的位置的修正量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控機床，其特征在于， 上述位置修正單元針對上述旋轉(zhuǎn)臺的2軸以上的各旋轉(zhuǎn)軸,根據(jù)上述修正量修正各旋轉(zhuǎn)軸，與上述主軸垂直或平行地對上述工件進行位置修正，為了根據(jù)各直線移動軸的移動指令使上述主軸與上述工件垂直或平行地移動，而根據(jù)上述修正量計算各直線移動軸的相對移動修正量，根據(jù)該相對移動修正量進行相對移動修正。
5.一種數(shù)控機床的主軸誤差修正方法，該數(shù)控機床具備控制直線移動軸和旋轉(zhuǎn)軸的數(shù)值控制裝置，該數(shù)控機床的主軸誤差修正方法的特征在于，包括: 將作為被測定構(gòu)件的主軸誤差測量用夾具安裝到主軸上的步驟，其中，該主軸誤差測量用夾具具備具有與上述機床的主軸軸線平行的被測定面即內(nèi)面的主軸中心位置測量用的孔、與上述主軸軸線垂直的被測定面即主軸角度偏差測量用的端面； 通過設(shè)置在固定載置工件的旋轉(zhuǎn)臺的工作臺上的測定元件，利用上述主軸誤差測量用夾具來檢測上述主軸中心位置測量用的孔和上述主軸角度偏差測量用的端面的步驟；根據(jù)通過上述測定元件檢測上述主軸誤差測量用夾具的內(nèi)面和端面的結(jié)果來計算主軸角度偏差的步驟； 根據(jù)上述計算出的主軸角度偏差來計算修正上述工作臺和上述旋轉(zhuǎn)臺的位置的修正量的步驟； 根據(jù)上述修正量使得上述直線移動軸和上述旋轉(zhuǎn)臺移動的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)控機床的主軸誤差修正方法，其特征在于， 根據(jù)通過上述測定元件測定上述主軸誤差測量用夾具的孔的內(nèi)面即同一面上的3點以上的結(jié)果，求出主軸中心位置，根據(jù)對從上述主軸中心位置將上述主軸誤差測量用夾具的端面與上述主軸誤差測量用夾具的端面垂直地下降所得的線的交點作為中心的任意直徑的圓上的3個以上的點進行測定的結(jié)果，計算主軸角度偏差。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的數(shù)控機床的主軸誤差修正方法，其特征在于， 除了上述主軸角度偏差以外，還計算主軸誤差測量用夾具的主軸安裝誤差，根據(jù)上述主軸安裝誤差和主軸角度偏差來計算修正上述工作臺和上述旋轉(zhuǎn)臺的位置的修正量。
8.根據(jù)權(quán)利要求5~7的任意一項所述的數(shù)控機床的主軸誤差修正方法，其特征在于， 上述移動針對上述旋轉(zhuǎn)臺的2軸以上的各旋轉(zhuǎn)軸，根據(jù)上述修正量修正各旋轉(zhuǎn)軸，與 上述主軸垂直或平行地對上述工件進行位置修正，為了根據(jù)各直線移動軸的移動指令使上述主軸與上述工件垂直或平行地移動，而根據(jù)上述修正量計算各直線移動軸的相對移動修正量，根據(jù)該相對移動修正量進行相對移動修正。
【文檔編號】B23Q17/00GK104070414SQ201410120559
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】上西大輔 申請人:發(fā)那科株式會社