[發明專利]加工恒溫控制系統及其利用方法

有效

• 申請號: 201610908924.0
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN107813190B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 李坤穎;陳冠文;蕭錫鴻;詹詠超;羅世杰;黃郁翔
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09;B23Q11/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發明公開一種加工恒溫控制系統及其利用方法，該加工恒溫控制系統包含感測單元、處理單元及冷卻單元；感測單元用以感測工件的溫度分布狀況；處理單元與感測單元耦接，用以處理溫度分布狀況并求出位于工件的高熱點位置；冷卻單元包括噴頭及多個葉片，噴頭供冷卻流體輸出，多個葉片的角度可調整地設置于噴頭，多個葉片與處理單元耦接，由處理單元控制多個葉片的角度，使冷卻流體朝向高熱點位置輸出。

技術領域

本發明涉及一種加工恒溫控制系統及其利用方法，尤其是涉及一種利用溫度計算方法來偵測工具機加工時，工件因刀具高速切削而產生的高溫，通過此溫度計算所得到的溫度信號來調整冷卻流體的出風口方向、流量及溫度對加工工件的高熱區域進行熱交換以降低熱誤差的加工恒溫控制系統及其利用方法。

背景技術

一般而言，影響工具機精度的因素包括：機械本身的靜態幾何誤差與動態熱誤差、切削時的刀具磨耗與工件熱變形、以及外在工作環境的變異。其中，根據研究，工具機加工時的誤差有40％至70％是由熱變形所造成，因此，工具機熱行為表現的優劣程度，可視為衡量精度與穩定度的重要指標；若熱行為表現具有重現性與穩定性，表示可長時間維持良好加工品質；反之，若工具機的熱行為模式變異過大，工具機結構因熱產生變形或彎曲，造成刀具端變位或變形，致使切削后加工物件無法達到幾何精度與表面紋路的要求，將嚴重影響加工產品品質。

最常使用的方法為使用冷卻液體(例如冷卻油)來進行刀具及工件之間的熱交換，其流程為，冷卻液體經泵輸送至油冷卻機做冷卻后直接到結構體做冷卻，而冷卻完的冷卻油自然回流至油箱循環，上述使用冷卻液體熱交換的方式雖然簡單，然由于冷卻點無法控制，因此只能依照加工者的經驗做冷卻位置的調整，其最大的缺點為無法有效進行工件切削熱交換，且結構體的溫度會隨著冷卻油的變化而不穩定導致結構溫升變形，而其他缺點尚包括：無法針對高熱區的切削熱源有效移除；無切削熱的工件區域會因冷卻流體過度冷卻而造成本體收縮；經熱交換后的冷卻液體溫升而影響結構體溫差導致熱誤差產生；切削液體有使用壽命問題，須定期更換，成本高等。

此外，也可利用紅外線溫度偵測，其是利用紅外線的特性量測物體溫度，但由于紅外線量到的溫度為相對溫度而且是物體表面所散發出來的輻射熱能量，若未搭配適當的溫度計算單元，所量測的溫度誤差值將無法達到預期。另外，目前市售產品的紅外線測溫儀只能顯示溫度數值，尚無法對溫度信號進行后處理。

因此，一種利用溫度計算方法來偵測工具機加工時，工件因刀具高速切削而產生的高溫，通過此溫度計算所得到的溫度信號來調整冷卻流體的出風口方向、流量及溫度對加工工件的高熱區域進行熱交換，以降低熱誤差的「加工恒溫控制系統及利用其的方法」，便是相關技術領域著重的目標。

發明內容

在一實施例中，本發明提出一種加工恒溫控制系統，其包含：

一感測單元，用以感測一工件的溫度分布狀況；

一處理單元，與感測單元耦接，用以處理溫度分布狀況并求出一位于工件的一高熱點位置；以及

至少一冷卻單元，其包括：

一噴頭，供冷卻流體輸出；

多個葉片，其角度可調整地設置于噴頭，多個葉片與處理單元耦接，由處理單元控制多個葉片的角度，使冷卻流體輸出朝向高熱點位置。

在另一實施例中，本發明提出一種加工恒溫控制方法，其包含：

由一感測單元感測一工件的溫度分布狀況；

由一處理單元處理該溫度分布狀況并求出一位于該工件的高熱點位置；以及

由該處理單元調整至少一冷卻單元的葉片的角度，使冷卻流體朝向該高熱點位置輸出。

附圖說明

圖1為本發明的加工恒溫控制系統的架構示意圖；