[發明專利]機床的溫度估計方法及熱位移校正方法

有效

• 申請號: 201711375631.1
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108214087B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 溝口祐司
• 申請（專利權）人: 大隈株式會社
• 主分類號: B23Q11/10
• 分類號: B23Q11/10;B23Q17/09;B23Q15/18
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黃綸偉;黃志堅

提供機床的溫度估計方法及熱位移校正方法，以簡易的方法高精度地估計難以直接測定溫度的部位的溫度。在S1中，取得冷卻劑的排出/停止狀態的信息。冷卻劑的排出/停止狀態的信息由將排出的狀態設為1、停止的狀態設為0的標志表示。接下來，在S2中，從設置于機床的各部分、加工空間以及冷卻劑罐的溫度傳感器取得溫度數據。接下來，在S3中，對冷卻劑的排出/停止狀態標志進行延遲處理，計算與冷卻劑及結構體的測定溫度對應的系數。接下來，在S4中，各測定溫度乘以系數，計算未安裝有溫度傳感器的部位的估計溫度。

技術領域

本發明涉及估計在機床中不能由溫度傳感器等溫度檢測單元直接檢測溫度的部位的溫度的方法以及根據該估計溫度校正熱位移的方法。

背景技術

使用機床進行加工的情況下，因主軸、進給軸動作等引起的機床發熱、及機床的設置環境的溫度變化、冷卻劑的溫度變化等的影響，使得機床各部分發生熱變形。由于這樣的熱位移使刀具與工件的相對位置變化，因此當在加工中機床產生熱位移時，工件的加工精度變差。

在加工中多數情況下使用冷卻劑。使用冷卻劑的情況下，開始排出時，有時因冷卻劑與工件或結構體之間的溫度差引起的急劇的溫度變化而產生較大的位移。另一方面，在停止排出冷卻劑的情況下，因來自工件或結構體的表面的水蒸發產生的汽化熱而使得產生急劇的溫度變化。在該影響下，再開始加工時，存在產生大的位移的情況。

廣泛采用熱位移校正作為抑制機床的熱位移的方法，該熱位移校正是在機床的結構體各部分安裝溫度傳感器，根據測定出的溫度計算位移量，并據此使軸移動量變化。但是，機床中，旋轉部、可動部多，由于布線等的制約，難以測定溫度的部位也多。此外，至于相對于機床拆裝的工件或刀具，也難以直接測定溫度。因此，代替難以測定的部位而考慮了使用容易測定的部位的溫度來進行校正的方法，但由于不同的部位存在溫度差，因此有時熱位移的估計精度下降，校正誤差增大。而且難以測定溫度的部位大多是也容易受到冷卻劑的影響的部位，存在校正誤差進一步增大的趨勢。

作為針對以上問題的對策，專利文獻1中公開了以下的發明：在旋轉部即難以安裝溫度傳感器的轉塔頭中設置溫度模擬塊，由溫度模擬塊間接地測定轉塔頭的溫度。該溫度模擬塊被設計成熱容量接近轉塔頭，使噴射前的冷卻劑熱接觸。設為通過使用該溫度模擬塊的溫度，能夠高精度地估計熱位移。

專利文獻2中公開了以下的發明：對于主軸熱位移的估計，使用在使用冷卻劑時與不使用冷卻劑時不同的系數，在使用冷卻劑時，通過根據主軸與冷卻劑之間的溫度差調整系數，校正冷卻劑的影響所導致的誤差。

專利文獻3中公開了以下的發明：判定冷卻劑的溫度變化趨勢，按溫度上升時和溫度下降時分開使用過濾系數，由此高精度地估計受到冷卻劑的影響的結構體的溫度。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特許第3897884號公報

專利文獻2：日本特開2002-301637號公報

專利文獻3：日本特開2002-326141號公報

發明內容

發明要解決的課題

然而，在專利文獻1的方法中，以使用冷卻劑來加工為前提。在以不使用冷卻劑的方式進行加工的情況下，考慮到由于轉塔頭和溫度模擬塊的周圍環境不同，因此溫度差增大，校正誤差增大。此外，在轉塔頭的大小不同的機床中，由于必須與此相應地改變溫度模擬塊，因此機床的設計、制造時的工夫增多。

在專利文獻2所述的方法中，關于主軸熱位移的估計，由于使用在使用冷卻劑時和不使用冷卻劑時不同的系數，因此無論使用冷卻劑時還是不使用冷卻劑時都能夠應對。然而，實際應用上還存在困難之處。