JP2004098213A - Tool position measuring method, NC machining method, and NC machine tool - Google Patents
Tool position measuring method, NC machining method, and NC machine tool Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004098213A JP2004098213A JP2002263012A JP2002263012A JP2004098213A JP 2004098213 A JP2004098213 A JP 2004098213A JP 2002263012 A JP2002263012 A JP 2002263012A JP 2002263012 A JP2002263012 A JP 2002263012A JP 2004098213 A JP2004098213 A JP 2004098213A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- cutting edge
- measuring
- sensing surface
- measured
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Abstract
【課題】微小径工具の刃先位置を高精度に測定する。
【解決手段】工作機械の回転主軸に装着した工具３の刃先位置を光学式センサを用いて測定する方法である。光学式センサのセンシング面４を前記回転主軸に対して平行となす。このセンシング面４に前記工具３の刃先部分を重ならせて遮光することにより、より具体的には、このセンシング面４を前記工具３の刃先部分が横断するように前記工具３を移動させることにより、工具３の刃先位置を測定する。その際、前記光学式センサのセンシング面４におけるセンサ光４ａの厚みを、前記工具３の外径以下とする。
【効果】外径が１００μｍ以下の微小径工具の刃先位置を高精度に測定できるようになり、このような工具を使用したＮＣ加工が高精度に行える。
【選択図】 図１An object of the present invention is to accurately measure the position of a cutting edge of a small-diameter tool.
A method of measuring the position of a cutting edge of a tool mounted on a rotating spindle of a machine tool using an optical sensor. The sensing surface 4 of the optical sensor is parallel to the main rotation axis. By making the cutting edge portion of the tool 3 overlap with the sensing surface 4 to shield the light, more specifically, the tool 3 is moved so that the cutting edge portion of the tool 3 crosses the sensing surface 4. With this, the position of the cutting edge of the tool 3 is measured. At this time, the thickness of the sensor light 4a on the sensing surface 4 of the optical sensor is set to be equal to or less than the outer diameter of the tool 3.
[Effect] The position of the cutting edge of a small-diameter tool having an outer diameter of 100 μm or less can be measured with high accuracy, and NC machining using such a tool can be performed with high accuracy.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば外径が１００μｍ以下の微小径工具を使用して快削性セラミックス、金属などに微細穴等の微細加工を施す際に必要な工具の刃先位置を測定する方法及びこの測定方法を用いたＮＣ加工方法並びに前記測定方法を実施する機能を備えたＮＣ工作機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣフライス盤やマシニングセンタ等のＮＣ工作機械において、工具の刃先位置を正確に測定することは、加工時間のロスを防ぐため、及び、工具の刃先を被加工物との接触による破損から防ぐ意味でも重要である。
【０００３】
そこで、従来のＮＣ工作機械においては、接触式の刃先測定器を使用して工具の刃先位置を測定していた。この接触式の刃先測定器を用いた計測は、図２に示すように、機械テーブル１や被加工物の上面に予め高さ調整した刃先測定器２を置き、工具３の刃先を測定子２ａに接触させた後も工具３を送り、ＬＳＤが点灯しブザーが鳴った後は前記高さ調整した０位置まで微小送りして機械テーブル１や被加工物の上面からの位置を計測するものである。
【０００４】
この接触式の刃先測定器を使用した測定は、良好な測定精度を有するものの、どうしても工具の刃先に応力が作用することになって、外径が１００μｍ以下の微小径工具では、接触測定により工具の刃先が破損するリスクがある。特に半導体検査装置用の治具などに使用するためには、外径が５０μｍ以下の超微小径の工具を用いて穴あけ加工を行う必要があるが、このような工具の場合、その刃先破損は大きな問題であった。
【０００５】
このような問題を解決するために、工具の刃先位置を非接触で測定する機能を備えたＮＣ工作機械が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。このＮＣ工作機械は、工具を加工時の回転速度で回転させながらテーブル上に設置した光学式ラインセンサの測定領域に移動させ、受光部が遮光を検出したときに検出された送り軸の位置及びラインセンサの出力パターンから求めた実測工具データと、予め記憶された工具データとから当該工具の刃先位置変位量を演算し、この演算結果を工具のオフセット量として数値制御部へ送出するようにしたものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３００１７８号公報（第１頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１で提案された技術によれば、工具の刃先位置を非接触で測定することができるので、上記の接触式刃先測定器を使用した場合のような問題は発生しないが、以下に説明するように測定精度に問題がある。
【０００８】
▲１▼ 図３に特許文献１で提案された技術におけるセンシング面４と工具３の位置関係を示すが、工具３の回転軸が、投光部５と受光部６間のセンシング面４に対して垂直に設定され、この工具の刃先先端部がセンシング面を横切った瞬間を検知するので、例えば外径が１００μｍ以下の微小径工具では、センサ光の回り込みにより先端位置の測定誤差が生じ易く、精度の高い工具のオフセット量の算定が困難となる。特に外径が５０μｍ以下の工具を使用する上述の半導体検査装置用の治具等の穴あけ加工の場合は、２〜３μｍの精度で位置を制御する必要があり、特許文献１で提案された技術を採用することはできない。
【０００９】
▲２▼ 工作機械のテーブル面（被加工物の設置面）とセンシング面の間の平行度を高い精度に維持し難く、かつ、両面間の距離は、工作精度・機械の設置環境（温度・湿度等）に依存して変化し易いため、ミクロンオーダーの高精度な測定精度を必要とする微小径工具の刃先位置測定は困難であった。
【００１０】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、外径が１００μｍ以下の微小径工具であっても、その刃先位置を高精度に測定する方法及びこの測定方法を用いたＮＣ加工方法並びに前記測定方法を実施する機能を備えたＮＣ工作機械を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る工具位置測定方法は、光学式センサのセンシング面を工作機械の回転主軸に対して平行となし、このセンシング面に前記回転主軸に装着した工具の刃先部分を重ならせて遮光することにより、より具体的には、このセンシング面を前記工具の刃先部分が横断するように前記工具を移動させることにより、工具の刃先位置を測定することとしている。そして、このようにすることで、外径が１００μｍ以下の微小径工具であっても、その刃先位置を高精度に測定できるようになる。
【００１２】
上記の本発明に係る工具位置測定方法において、「センシング面と工作機械の回転主軸が平行」とは、例えば図１（ａ）に示したセンシング面４における帯状のセンサ光４ａの高さ（Ｚ方向）をｈ、幅（Ｘ方向）をｂ、厚み（Ｙ方向）をａとした場合、ｈｂ面に対して前記回転主軸に装着した工具３の回転軸が平行になることをいう。
【００１３】
また、「センシング面に工具の刃先部分が重なる」とは、例えば図１（ｂ）に示したように、センシング面４に工具３の刃先部分が干渉し、センシング面４におけるセンサ光４ａを遮光することをいう。
【００１４】
また、「センシング面を工具の刃先部分が横断する」とは、前記センシング面４に工具３の刃先部分が重なるように、図１（ｂ）に白抜き矢印或いは黒塗り矢印で示したように、工具３がセンシング面４におけるセンサ光４ａを、Ｙ方向或いはＺ方向に横切るように移動することをいう。
【００１５】
上記の本発明に係る工具位置測定方法においては、図１（ａ）に示したように、センシング面４のａｂ面に対して前記工具３の回転軸が直角の場合のみならず、ある角度を持って傾斜している場合も含む。
【００１６】
また、本発明に係るＮＣ加工方法は、上記の本発明に係る工具位置測定方法により測定した刃先位置から基準刃先位置に対する回転主軸に装着した工具のオフセット量を算出し、前記工具に制御信号を出す数値制御部にフィードバックするものである。そして、このようにすることで、外径が１００μｍ以下の微小径工具を使用したＮＣ加工が高精度に行えるようになる。
【００１７】
上記の本発明に係るＮＣ加工方法は、上記の本発明に係る工具位置測定方法により回転主軸に装着した工具の刃先位置を測定する光学式刃先位置測定手段と、この刃先位置測定手段により測定した前記刃先位置から基準刃先位置に対する工具のオフセット量を算出するオフセット量算出手段を備え、このオフセット量算出手段において算出した前記オフセット量を前記工具に制御信号を出す数値制御部にフィードバックするように構成した本発明に係るＮＣ工作機械により実施可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る工具位置測定方法は、工作機械の回転主軸に装着した工具の刃先位置を光学式センサを用いて測定する方法であって、前記光学式センサのセンシング面を前記回転主軸に対して平行となし、このセンシング面に前記工具の刃先部分を重ならせて遮光することにより、より具体的には、このセンシング面を前記工具の刃先部分が横断するように前記工具を移動させることにより、工具の刃先位置を測定するものであり、その際、前記光学式センサのセンシング面におけるセンサ光の厚みを、前記工具の外径以下とすることが望ましい。
【００１９】
本発明に係る工具位置測定方法によれば、センシング面を回転主軸に対して平行となしているので、工具がセンシング面を横切った瞬間の刃先位置を確実にセンシングすることが可能になり、外径が１００μｍ以下の微小径工具であっても、その刃先位置を高精度に測定できるようになる。
【００２０】
この場合、工具の刃先部分がセンシング面を横切った瞬間には完全にセンサ光が遮断されていることが望ましく、前記センサ光の厚みが工具の外径より大きい場合には、センサ光の回り込みにより十分な位置精度が得られにくくなることから、センシング面における前記センサ光の厚みを、工具の外径以下とすることが望ましい。
【００２１】
また、本発明に係るＮＣ加工方法は、数値制御部からの制御信号に基づき、回転主軸に装着した工具によりテーブルに載置した被加工物を加工する方法において、上記の本発明に係る工具位置測定方法により工具の刃先位置を測定した後、この測定した刃先位置から基準刃先位置に対する工具のオフセット量を算出し、前記数値制御部にフィードバックするものである。
【００２２】
本発明に係るＮＣ加工方法によれば、外径が１００μｍ以下の微小径工具の刃先位置を高精度に測定できるので、このような工具を使用したＮＣ加工が高精度に行えるようになる。
【００２３】
また、本発明に係るＮＣ工作機械は、数値制御部からの制御信号に基づき、回転主軸に装着した工具によりテーブルに載置した被加工物を加工するＮＣ工作機械において、上記の本発明に係る工具位置測定方法により工具の刃先位置を測定する光学式刃先位置測定手段と、この刃先位置測定手段により測定した前記刃先位置から基準刃先位置に対する工具のオフセット量を算出するオフセット量算出手段を備え、このオフセット量算出手段において算出した前記オフセット量を前記数値制御部にフィードバックするように構成したものである。
【００２４】
このような構成の本発明に係るＮＣ工作機械を使用すれば、光学式刃先位置測定手段により上記の本発明に係る工具位置測定方法で工具の刃先位置を測定した後、オフセット量算出手段では前記測定した刃先位置から基準刃先位置に対する工具のオフセット量を算出し、この算出した前記オフセット量を数値制御部にフィードバックすることで、本発明に係るＮＣ加工方法が実施でき、ＮＣ加工が高精度に行えるようになる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施結果について説明する。
工具として外径が２０μｍと５０μｍの穴開け用ドリルをＮＣマシニングセンタに取付けると共に、このマシニングセンタのテーブル上に、セラミックス製の被加工物（３０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ）と、センシング面が前記ドリル軸と平行となるように光学式センサ（光学式刃先位置測定手段）を取り付けた。
【００２６】
前記ドリルの刃先先端位置の基準値（基準刃先位置）を求めるため、長さが既知である基準ゲージを工具チャッキング部に取付け、センサ光の幅を１５μｍに設定してある前記光学式センサにおけるラインセンサ領域内の任意の位置で、センシング面を図１におけるＹ方向に横断させて基準高さと定義した後、被加工物上面に基準ゲージ端部を接触させて、高さ補正量を測定した。
【００２７】
次に、前記基準ゲージを任意の長さで工具チャッキング部に取付けた前記ドリルと交換した後、前記ラインセンサ領域を前記した基準ゲージと同様に横断させて高さ位置を測定し、基準高さとの差をオフセット量として演算し、マシニングセンタの数値制御部に加工プログラムとして入力した。
【００２８】
外径が５０μｍの前記ドリルを取付けた場合に、本発明の工具位置測定方法を用いて測定したドリルの刃先先端位置を使用したオフセット量の演算値Ａと、図２を用いて説明した接触式工具刃先測定装置により測定したドリルの刃先先端位置を使用したオフセット量の演算値Ｂの比較を行って、測定精度の再現性を８本のドリルについて確認したところ、下記表１に示したように、本発明の工具位置測定方法は、接触式工具刃先測定装置を用いた場合と同程度の精度でドリルの刃先先端位置の測定が行えた。
【００２９】
【表１】
以上の設定後、所定の運転条件で穴開け加工を実施したところ、本発明の工具位置測定方法により測定した値を使用して求めたオフセット量をフィードバックした本発明のＮＣ工作機械を使用した本発明のＮＣ加工方法では、工具の破損もなく、２０００穴以上の多数穴の加工を行うことができた。この一連の工程で、所定の工具摩耗量に到達した後、工具交換（計１０回）を実施したが、上記と同様の手順で交換後の工具の高さのオフセット量を測定するだけで、毎回取付け高さの異なるドリル刃先の高さ位置設定が迅速にかつ同一精度で実施できた。
【００３１】
比較として、接触式の工具刃先位置測定装置を備えたＮＣマシニングセンタで、同様な加工試験を実施したところ、ドリルの刃先位置の測定に際し、測定子に工具先端を接触させると、外径が２０μｍのドリルの場合には１０本全て、外径が５０μｍのドリルの場合には１０本中２本のドリルの刃先先端が破損した。
【００３２】
また、特許文献１で提案されたように、光学式センサのセンシング面を工具回転軸に対して垂直になるようにテーブル上に設置し、本発明例と同様の方法で外径が５０μｍのドリルの刃先先端位置を測定し、この測定値を使用したオフセット量の演算値Ｃと、前記接触式工具刃先測定装置により測定したドリルの刃先先端位置を使用したオフセット量の演算値Ｄの比較を行って、測定精度の再現性を５本のドリルについて確認したところ、下記表２に示したように、何れも測定誤差は３０μｍを超え、信頼性の高いオフセット量の演算が不可能であった。
【００３３】
【表２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、工具がセンシング面を横切った瞬間の刃先位置を確実にセンシングすることが可能になるので、外径が１００μｍ以下の微小径工具であっても、その刃先位置を高精度に測定できるようになり、このような工具を使用したＮＣ加工が高精度に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明する図面であり、（ａ）はセンシング面と工具の関係を説明する斜視図、（ｂ）はＸ方向から見た図である。
【図２】接触式の刃先測定器を用いた計測方法の説明図である。
【図３】特許文献１（特開平９−３００１７８号）で提案された計測方法の説明図である。
【符号の説明】
３ 工具
４ センシング面
５ 投光部
６ 受光部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for measuring the position of the cutting edge of a tool necessary for performing micromachining such as microholes on free-cutting ceramics, metal, etc. using a small-diameter tool having an outer diameter of 100 μm or less, and this measuring method. And an NC machine tool having a function of performing the measurement method.
[0002]
[Prior art]
In NC machine tools such as NC milling machines and machining centers, it is important to accurately measure the position of the cutting edge of a tool in order to prevent loss of machining time and to prevent the cutting edge of the tool from being damaged by contact with the workpiece. It is.
[0003]
Therefore, in a conventional NC machine tool, the position of the cutting edge of a tool is measured using a contact-type cutting edge measuring device. As shown in FIG. 2, the measurement using the contact-type blade measuring device is performed by placing a blade measuring device 2 whose height has been adjusted in advance on a machine table 1 or an upper surface of a workpiece, and setting a
[0004]
The measurement using this contact-type cutting edge measuring instrument has good measurement accuracy, but stress always acts on the cutting edge of the tool. For a small-diameter tool with an outer diameter of 100 μm or less, the tool is measured by contact measurement. There is a risk that the cutting edge is broken. In particular, in order to use it as a jig for semiconductor inspection equipment, it is necessary to perform drilling using an ultra-small diameter tool with an outer diameter of 50 μm or less. It was a big problem.
[0005]
In order to solve such a problem, there has been proposed an NC machine tool having a function of measuring a cutting edge position of a tool in a non-contact manner (for example, see Patent Document 1). This NC machine tool moves the tool to the measurement area of the optical line sensor installed on the table while rotating the tool at the rotation speed at the time of machining, and detects the position of the feed axis detected when the light receiving unit detects light shielding. The tool tip position displacement amount of the tool is calculated from the actually measured tool data obtained from the output pattern of the line sensor and the tool data stored in advance, and the calculation result is sent to the numerical control unit as the tool offset amount. Things.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-300178 (page 1, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
According to the technique proposed in Patent Literature 1, the position of the cutting edge of the tool can be measured in a non-contact manner, so that there is no problem that occurs when the above-mentioned contact type cutting edge measuring device is used. As described, there is a problem in measurement accuracy.
[0008]
{Circle around (1)} FIG. 3 shows the positional relationship between the sensing surface 4 and the tool 3 in the technique proposed in Patent Document 1. The rotation axis of the tool 3 is set with respect to the sensing surface 4 between the light projecting unit 5 and the
[0009]
(2) It is difficult to maintain the parallelism between the table surface (workpiece installation surface) of the machine tool and the sensing surface with high accuracy, and the distance between both surfaces depends on the machine accuracy, the machine installation environment (temperature, It is difficult to measure the position of the cutting edge of a small-diameter tool that requires high-precision measurement accuracy on the order of microns because it is easily changed depending on humidity.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and has a method of measuring the position of the cutting edge with high accuracy even for a small-diameter tool having an outer diameter of 100 μm or less, and using this measuring method. An object of the present invention is to provide an NC machine tool having a function of performing the NC processing method and the measurement method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object described above, a tool position measuring method according to the present invention provides a method in which a sensing surface of an optical sensor is set to be parallel to a rotating spindle of a machine tool, and a tool mounted on the rotating spindle to the sensing surface. By overlapping the cutting edge portion to shield the light, more specifically, by moving the tool so that the cutting edge portion of the tool crosses the sensing surface, the cutting edge position of the tool is measured. . In this way, even with a small-diameter tool having an outer diameter of 100 μm or less, the position of the cutting edge can be measured with high accuracy.
[0012]
In the above-described tool position measuring method according to the present invention, “the sensing plane is parallel to the main rotation axis of the machine tool” means, for example, the height (Z) of the band-shaped sensor light 4a on the sensing plane 4 shown in FIG. When the direction (direction) is h, the width (X direction) is b, and the thickness (Y direction) is a, it means that the rotation axis of the tool 3 mounted on the rotary spindle is parallel to the hb plane.
[0013]
Further, “the cutting edge of the tool overlaps the sensing surface” means, for example, as shown in FIG. 1B, that the cutting edge of the tool 3 interferes with the sensing surface 4 and blocks the sensor light 4 a on the sensing surface 4. To do.
[0014]
Further, "the cutting edge of the tool crosses the sensing surface" means that the cutting edge of the tool 3 overlaps the sensing surface 4 as shown by a white arrow or a black arrow in FIG. Means that the tool 3 moves so as to cross the sensor light 4a on the sensing surface 4 in the Y direction or the Z direction.
[0015]
In the above-described tool position measuring method according to the present invention, as shown in FIG. 1A, not only when the rotation axis of the tool 3 is perpendicular to the ab plane of the sensing surface 4 but also at a certain angle. Includes the case where it is tilted.
[0016]
Further, the NC machining method according to the present invention calculates an offset amount of the tool mounted on the rotary spindle with respect to the reference cutting edge position from the cutting edge position measured by the above-described tool position measuring method according to the present invention, and sends a control signal to the tool. This is to be fed back to the numerical control unit that issues. By doing so, NC machining using a small-diameter tool having an outer diameter of 100 μm or less can be performed with high accuracy.
[0017]
In the NC machining method according to the present invention, the optical tool position measuring means for measuring the position of the cutting edge of the tool mounted on the rotary spindle by the tool position measuring method according to the present invention, and measurement is performed by the tool position measuring means. An offset amount calculating unit that calculates an offset amount of the tool from the cutting edge position with respect to a reference cutting edge position, wherein the offset amount calculated by the offset amount calculating unit is fed back to a numerical control unit that outputs a control signal to the tool. The present invention can be implemented by the NC machine tool according to the present invention.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A tool position measuring method according to the present invention is a method of measuring the position of a cutting edge of a tool mounted on a rotating spindle of a machine tool using an optical sensor, wherein a sensing surface of the optical sensor is positioned relative to the rotating spindle. By making the cutting edge portion of the tool overlap with the sensing surface to shield light, more specifically, by moving the tool so that the cutting edge portion of the tool crosses the sensing surface. In this case, it is desirable that the thickness of the sensor light on the sensing surface of the optical sensor be equal to or less than the outer diameter of the tool.
[0019]
According to the tool position measuring method according to the present invention, since the sensing surface is parallel to the rotation main axis, it is possible to reliably sense the position of the cutting edge at the moment when the tool crosses the sensing surface. Even with a small diameter tool having a diameter of 100 μm or less, the position of the cutting edge can be measured with high accuracy.
[0020]
In this case, it is desirable that the sensor light is completely shut off at the moment when the cutting edge portion of the tool crosses the sensing surface, and when the thickness of the sensor light is larger than the outer diameter of the tool, the sensor light is turned around. Since it is difficult to obtain sufficient positional accuracy, it is desirable that the thickness of the sensor light on the sensing surface be equal to or less than the outer diameter of the tool.
[0021]
An NC machining method according to the present invention is a method for machining a workpiece placed on a table with a tool mounted on a rotating spindle based on a control signal from a numerical control unit. After measuring the cutting edge position of the tool by a measuring method, the offset amount of the tool with respect to the reference cutting edge position is calculated from the measured cutting edge position, and fed back to the numerical controller.
[0022]
According to the NC machining method according to the present invention, the position of the cutting edge of a small-diameter tool having an outer diameter of 100 μm or less can be measured with high precision, so that NC machining using such a tool can be performed with high precision.
[0023]
An NC machine tool according to the present invention is an NC machine tool that processes a workpiece placed on a table with a tool mounted on a rotating spindle based on a control signal from a numerical controller. Optical edge position measuring means for measuring the edge position of the tool by a tool position measuring method, and offset amount calculating means for calculating the offset amount of the tool with respect to the reference edge position from the edge position measured by the edge position measuring means, The offset amount calculated by the offset amount calculation means is fed back to the numerical control unit.
[0024]
If the NC machine tool according to the present invention having such a configuration is used, after the edge position of the tool is measured by the tool position measuring method according to the present invention by the optical edge position measuring means, the offset amount calculating means sets By calculating the offset amount of the tool with respect to the reference cutting edge position from the measured cutting edge position and feeding back the calculated offset amount to the numerical control unit, the NC machining method according to the present invention can be performed, and the NC machining can be performed with high accuracy. Will be able to do it.
[0025]
【Example】
Hereinafter, the results of implementation performed to confirm the effects of the present invention will be described.
As a tool, a drill for drilling holes having outer diameters of 20 μm and 50 μm was attached to the NC machining center, and a ceramic workpiece (30 mm × 30 mm × 0.5 mm thickness) and a sensing surface were provided on the table of the machining center. An optical sensor (optical edge position measuring means) was attached so as to be parallel to the drill axis.
[0026]
In order to obtain a reference value (reference cutting edge position) of the tip position of the cutting edge of the drill, a reference gauge having a known length is attached to the tool chucking portion, and the width of the sensor light is set to 15 μm. At any position in the line sensor area, the sensing surface was defined as a reference height by traversing the sensing surface in the Y direction in FIG. 1, and the end of the reference gauge was brought into contact with the upper surface of the workpiece to measure the height correction amount. .
[0027]
Next, after replacing the reference gauge with the drill attached to the tool chucking portion at an arbitrary length, the line sensor area is traversed in the same manner as the reference gauge to measure the height position, and the reference height is measured. Was calculated as an offset amount and input as a machining program to the numerical control unit of the machining center.
[0028]
When the drill having an outer diameter of 50 μm is attached, the calculated value A of the offset amount using the tip position of the drill bit measured using the tool position measuring method of the present invention, and the contact type described with reference to FIG. By comparing the calculated value B of the offset amount using the position of the tip of the drill measured by the tool edge measuring device, the reproducibility of the measurement accuracy was confirmed for the eight drills, as shown in Table 1 below. With the tool position measuring method of the present invention, the position of the tip of a drill can be measured with approximately the same accuracy as when using a contact-type tool edge measuring device.
[0029]
[Table 1]
After performing the above settings, when drilling was performed under predetermined operating conditions, a book using the NC machine tool of the present invention which fed back the offset amount obtained using the value measured by the tool position measuring method of the present invention was used. According to the NC machining method of the present invention, it was possible to machine a large number of holes of 2000 or more without breakage of the tool. In this series of steps, after reaching a predetermined tool wear amount, tool replacement (total 10 times) was performed, but only by measuring the offset amount of the height of the tool after replacement in the same procedure as above, The height position setting of the drill bit having a different mounting height each time was performed quickly and with the same accuracy.
[0031]
As a comparison, when a similar machining test was performed with an NC machining center equipped with a contact-type tool edge position measuring device, when the tip of the tool was brought into contact with the measuring element when measuring the position of the edge of the drill, the outer diameter was 20 μm. In the case of the drill, all ten drills, and in the case of the drill having an outer diameter of 50 μm, two of the ten drills had the tips of the cutting edges broken.
[0032]
In addition, as proposed in Patent Document 1, a sensing surface of an optical sensor is set on a table so as to be perpendicular to a tool rotation axis, and a drill having an outer diameter of 50 μm is formed in the same manner as in the present invention. The calculated value C of the offset amount using this measured value is compared with the calculated value D of the offset amount using the position of the tip of the drill measured by the contact type tool edge measuring device. Then, when the reproducibility of the measurement accuracy was confirmed for five drills, as shown in Table 2 below, the measurement error exceeded 30 μm in each case, and it was impossible to calculate the offset amount with high reliability.
[0033]
[Table 2]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reliably sense the position of the cutting edge at the moment when the tool crosses the sensing surface. The position of the cutting edge can be measured with high accuracy, and NC machining using such a tool can be performed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams illustrating the present invention, in which FIG. 1A is a perspective view illustrating a relationship between a sensing surface and a tool, and FIG. 1B is a diagram viewed from an X direction.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a measuring method using a contact-type blade edge measuring device.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a measurement method proposed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-300178).
[Explanation of symbols]
3 Tool 4 Sensing surface 5
Claims (5)
前記光学式センサのセンシング面を前記回転主軸に対して平行となし、このセンシング面に前記工具の刃先部分を重ならせて遮光することにより工具の刃先位置を測定することを特徴とする工具位置測定方法。A method of measuring the position of the cutting edge of a tool mounted on a rotating spindle of a machine tool using an optical sensor,
A tool position, wherein the sensing surface of the optical sensor is set to be parallel to the rotating main axis, and a cutting edge position of the tool is measured by overlapping a cutting edge portion of the tool on the sensing surface to shield light. Measuring method.
前記光学式センサのセンシング面を前記回転主軸に対して平行となし、このセンシング面を前記工具の刃先部分が横断するように前記工具を移動させることにより工具の刃先位置を測定することを特徴とする請求項１記載の工具位置測定方法。A method of measuring the position of the cutting edge of a tool mounted on a rotating spindle of a machine tool using an optical sensor,
The sensing surface of the optical sensor is set to be parallel to the rotating main axis, and the position of the tool edge is measured by moving the tool so that the cutting edge portion of the tool crosses the sensing surface. The method for measuring a tool position according to claim 1.
請求項１〜３の何れか記載の工具位置測定方法により工具の刃先位置を測定した後、この測定した刃先位置から基準刃先位置に対する工具のオフセット量を算出し、前記数値制御部にフィードバックすることを特徴とするＮＣ加工方法。In a method of processing a workpiece placed on a table with a tool mounted on a rotating spindle based on a control signal from a numerical control unit,
After measuring the cutting edge position of the tool by the tool position measuring method according to any one of claims 1 to 3, calculating an offset amount of the tool with respect to a reference cutting edge position from the measured cutting edge position and feeding it back to the numerical controller. NC processing method characterized by the above-mentioned.
請求項１〜３の何れか記載の工具位置測定方法により工具の刃先位置を測定する光学式刃先位置測定手段と、
この刃先位置測定手段により測定した前記刃先位置から基準刃先位置に対する工具のオフセット量を算出するオフセット量算出手段を備え、
このオフセット量算出手段において算出した前記オフセット量を前記数値制御部にフィードバックするように構成したことを特徴とするＮＣ工作機械。In an NC machine tool that processes a workpiece placed on a table with a tool mounted on a rotating spindle based on a control signal from a numerical control unit,
Optical cutting edge position measuring means for measuring the cutting edge position of the tool by the tool position measuring method according to any one of claims 1 to 3,
An offset amount calculating unit that calculates an offset amount of a tool with respect to a reference edge position from the edge position measured by the edge position measuring unit,
An NC machine tool, wherein the offset amount calculated by the offset amount calculating means is fed back to the numerical controller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002263012A JP2004098213A (en) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | Tool position measuring method, NC machining method, and NC machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002263012A JP2004098213A (en) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | Tool position measuring method, NC machining method, and NC machine tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004098213A true JP2004098213A (en) | 2004-04-02 |
Family
ID=32262888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002263012A Pending JP2004098213A (en) | 2002-09-09 | 2002-09-09 | Tool position measuring method, NC machining method, and NC machine tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004098213A (en) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006242605A (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Niigata Univ | Method and apparatus for measuring runout of rotating tool |
| JP2006242606A (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Niigata Univ | Rotating tool runout measuring method and measuring device |
| JP2009061565A (en) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Honda Motor Co Ltd | Processing method |
| JP2009139126A (en) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Japan Atomic Energy Agency | Precision dimension measuring device |
| US7850406B2 (en) | 2006-09-08 | 2010-12-14 | Fanuc Ltd | Method for setting working origin and machine tool for implementing the same |
| CN103056719A (en) * | 2012-12-25 | 2013-04-24 | 宁波鑫晟工具有限公司 | Cutting machine |
| CN104289978A (en) * | 2014-08-22 | 2015-01-21 | 宝鸡石油机械有限责任公司 | Machine tool spindle or cutter center and workpiece reference face alignment method |
| CN104827346A (en) * | 2015-05-08 | 2015-08-12 | 广西金达造船有限公司 | Taper measuring device for turning lathe |
| CN104842220A (en) * | 2015-03-13 | 2015-08-19 | 杭州电子科技大学 | A tool-setting device and measuring method for straight-edged knife suitable for CNC machine tool processing |
| CN106956167A (en) * | 2017-04-27 | 2017-07-18 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | A kind of base and method for being used to measure automatic punching robot apex point coordinate |
| TWI630058B (en) * | 2012-04-20 | 2018-07-21 | 瑪波斯股份公司 | Method for positioning a tool of a numerical control machine tool with respect to a visual system and related numerical control machine tool |
| CN119609766A (en) * | 2025-01-16 | 2025-03-14 | 西安交通大学 | Machine tool space pose on-machine measuring device and measuring method thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09300178A (en) * | 1996-05-11 | 1997-11-25 | Makino Milling Mach Co Ltd | NC machine tool with tool edge position measurement function |
| JP2001259966A (en) * | 2000-03-15 | 2001-09-25 | Toyoda Mach Works Ltd | Method and device for correction of tool position |
| JP2004034278A (en) * | 2002-07-08 | 2004-02-05 | Makino Milling Mach Co Ltd | Tool measuring method and machine tool with tool measuring function |
-
2002
- 2002-09-09 JP JP2002263012A patent/JP2004098213A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09300178A (en) * | 1996-05-11 | 1997-11-25 | Makino Milling Mach Co Ltd | NC machine tool with tool edge position measurement function |
| JP2001259966A (en) * | 2000-03-15 | 2001-09-25 | Toyoda Mach Works Ltd | Method and device for correction of tool position |
| JP2004034278A (en) * | 2002-07-08 | 2004-02-05 | Makino Milling Mach Co Ltd | Tool measuring method and machine tool with tool measuring function |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006242606A (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Niigata Univ | Rotating tool runout measuring method and measuring device |
| JP2006242605A (en) * | 2005-03-01 | 2006-09-14 | Niigata Univ | Method and apparatus for measuring runout of rotating tool |
| US7850406B2 (en) | 2006-09-08 | 2010-12-14 | Fanuc Ltd | Method for setting working origin and machine tool for implementing the same |
| JP2009061565A (en) * | 2007-09-07 | 2009-03-26 | Honda Motor Co Ltd | Processing method |
| JP2009139126A (en) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Japan Atomic Energy Agency | Precision dimension measuring device |
| TWI630058B (en) * | 2012-04-20 | 2018-07-21 | 瑪波斯股份公司 | Method for positioning a tool of a numerical control machine tool with respect to a visual system and related numerical control machine tool |
| CN103056719A (en) * | 2012-12-25 | 2013-04-24 | 宁波鑫晟工具有限公司 | Cutting machine |
| CN104289978A (en) * | 2014-08-22 | 2015-01-21 | 宝鸡石油机械有限责任公司 | Machine tool spindle or cutter center and workpiece reference face alignment method |
| CN104842220A (en) * | 2015-03-13 | 2015-08-19 | 杭州电子科技大学 | A tool-setting device and measuring method for straight-edged knife suitable for CNC machine tool processing |
| CN104827346A (en) * | 2015-05-08 | 2015-08-12 | 广西金达造船有限公司 | Taper measuring device for turning lathe |
| CN106956167A (en) * | 2017-04-27 | 2017-07-18 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | A kind of base and method for being used to measure automatic punching robot apex point coordinate |
| CN106956167B (en) * | 2017-04-27 | 2023-05-12 | 沈阳飞机工业（集团）有限公司 | Base and method for measuring drill point coordinates of automatic hole making robot |
| CN119609766A (en) * | 2025-01-16 | 2025-03-14 | 西安交通大学 | Machine tool space pose on-machine measuring device and measuring method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101331436B (en) | Machine Tool Calibration Method | |
| JP5766755B2 (en) | In a wire electric discharge machine, a method for correcting the rotation touch of a rotary tool attached to a rotary shaft, and a wire electric discharge machine having a correction function | |
| CA2614310C (en) | Profile characterization | |
| JP4855327B2 (en) | Tool and tool compensation method | |
| JPH0525626B2 (en) | ||
| JP2004098213A (en) | Tool position measuring method, NC machining method, and NC machine tool | |
| JPH08197381A (en) | Automatic measuring device of cutting tool | |
| TWI647037B (en) | Fixture correction device and method | |
| JPH0296609A (en) | Inspecting method and machining method for v-shaped groove | |
| US6225771B1 (en) | Probe chord error compensation | |
| JP5008498B2 (en) | Blade height measuring device | |
| EP3789729A1 (en) | Method of non-contact scanning of profiles of rotating objects and evaluation of their external dimensions | |
| JP2001269843A (en) | Rotary tool center position measurement method | |
| JP2000249540A (en) | Device and method for measuring shape of cylindrical object | |
| CN111506015B (en) | Method for determining the shape of a machine tool surface | |
| JPH08124880A (en) | Method and apparatus for correcting cutting position in dicing apparatus | |
| JPH10277889A (en) | Cutter tip position measuring device | |
| JP2004050347A (en) | Grinding method and surface grinder using this method or grinding center | |
| JP2015039732A (en) | Machine tool and work machining portion measuring method using machine tool | |
| JP2002219634A (en) | Reverse processing apparatus and reverse processing method | |
| JP4583593B2 (en) | LATHE DEVICE FOR PROCESSING FLUID BEARING SLEEVE AND PROCESSING METHOD THEREOF | |
| JPH10309653A (en) | Method for detecting displacement of cutting edge position, machine tool provided with cutting edge position displacement detecting function, and tool holder for machine tool | |
| JP2007054930A (en) | Tool positioning method and apparatus | |
| JP7152171B2 (en) | Plate thickness measuring device and plate thickness measuring method | |
| JP2006021277A (en) | Tool centering method and tool measuring method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041018 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070824 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070918 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071116 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080507 |