[發明專利]用于確定工具位置的方法

無效

• 申請號: 201110412096.9
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN102554711A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 德克·普斯特
• 申請（專利權）人: 巨浪有限公司
• 主分類號: B23Q23/00
• 分類號: B23Q23/00;B23Q3/155;B23Q17/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳敬蓮

技術領域

本發明涉及一種用于平衡機床上的熱位移的方法，該機床包括通過機器控制裝置和對應的測量系統可相對于工件支架在具有坐標原點的坐標系中行駛的主軸和具有用于工具的存儲位置的工具倉，其中，主軸被移入工具更換位置中，在工具更換位置中以新的待使用的工具替換使用過的工具。

本發明還涉及一種機床，其包括通過機器控制裝置和對應的測量系統可相對于工件支架在具有坐標原點的坐標系中行駛的主軸和具有用于工具的存儲位置的工具倉，其中，主軸被移入工具更換位置中，在工具更換位置中以新的待使用的工具替換使用過的工具。

背景技術

申請人從實踐中已知了此類方法和機床。

在已知的機床中，加工的精度尤其受到熱位移的影響，該熱位移主要在主軸和在測量系統上出現，利用測量系統確定主軸相對于坐標原點的相對位置。熱位移的主要原因是電機、滾珠絲杠、直線導向裝置以及主軸軸承的膨脹。

另一方面由于不同的機器部件的不均勻受熱而產生的變形也影響加工精度。

熱位移的原因是內部和外部的熱源，其中，外部熱源可通過機床的調溫空間和布置抑制，即使其不直接被陽光暴曬。

內部熱源主要是產熱的機器部件，它們的自加熱在到達工作溫度前可產生不同的影響。這里包括主軸樞轉、內部摩擦以及主要還有切削過程本身以及隨之產生的熱金屬屑和輸入的冷卻潤滑劑。

所有這些因素都影響機床的熱性能且必須被減少，用以實現相應的加工精度。

此外這些因素可以或者在設計上減少或者通過控制技術平衡，為此采用直接和間接的方法。

對于設計上減少由于熱性能引起的精度問題的例子在DE10343320A1中描述，其中對特定的結構元件進行調溫。

針對直接的平衡而言，在分開的測量系統上測量主軸的真實的、也就是說實際位置并且與通過控制裝置分別在當前預設的額定位置進行比較。計算出的偏差被應用到控制裝置中，用以修正跟蹤控制命令。

此類的方法比如從DE10330915A1中公開。

在已知的方法中在機床的工作區設置以激光光柵形式的單獨的測量系統，其傾斜于主軸頭的直線的移動軸設置。在主軸頭中在特定的時間點夾住測量工具，之后利用測量工具將光柵平行于移動軸線駛入且當光柵被中斷時確定主軸頭的位置。將這樣測量到的實際值與利用由控制裝置預設的額定值進行比較且由此計算出修正值，控制裝置在預設新的額定值時考慮該修正值。

雖然該方法非常精確，但為了測量必須中斷制造過程，因此該測量不是主時間平行地完成。另一個問題在于，制造過程在一定的制造步驟中是無法中斷的。只要制造步驟長時間持續，那么在該時間間隔內就無法實現平衡。

從DE10251829B4、DE102005060104B4以及DE3836263C1中公開了其他的用于平衡機床中的熱位移的方法。所有這三種方法都需要將測量工具夾緊到主軸中且之后將主軸朝生成測量值的測量點移動，這些測量值顯示出現的熱位移。這些方法也是費時的且無法主時間平行地實施。

對于間接平衡而言借助于數學模型從測量到的輔助量比如在機床中的不同點上的溫度計算出在主軸相對于工件的位置中由熱引起的偏差，并且應用在控制裝置中以進行平衡。

該方法比如從DE10344903A1中公開。

這些測量雖然可以在主時間上平行，但需要用于確定進入數學模型的參數的大規模測量。此外該數學模型常常只不完全地形成實際的參數狀態，因此該方法不如上述直接平衡那樣精確。

到此描述的現有技術的主要缺點在于，這些測量不夠精確且不能快速地實施且常常無法主時間平行地完成。

所有這些導致一如既往地需求新式機床和新的方法，以便能夠精確地確定工具相對于工件的位置，該精度不會受到熱位移的影響。

發明內容

在該背景下本發明的目的在于，改進文章開頭所述類型的方法以及文章開頭所述類型的機床，使得能夠以設計上簡單的方式快速地探測和平衡熱位移，無需中斷或過度延遲制造過程。

該目的通過文章開頭所述的用于平衡機床上的熱位移的方法如下實現，優選結合工具更換，借助于單獨的測量系統將主軸移入或經過測量位置，在該測量位置中通過機器控制裝置以及對應的測量系統確定主軸相對于坐標原點的相對位置并且由此計算出至少一個修正值。

該目的通過文章開頭所述的機床如下實現，設置單獨的測量系統，其說明是否主軸(優選結合工具更換)占據這樣一個測量位置，即在該測量位置中通過機器控制裝置和對應的測量系統確定主軸相對于坐標原點的相對位置且應用于確定至少一個修正值。