[发明专利]综合加工机的高解析智能型热补偿方法

说明书

技术领域

本发明是有关一种综合加工机的高解析智能型热补偿方法，特别指一种能采集综合加工机的转速区段以得出最佳化的热变位补偿方式，并根据最小移动单位基础完成高解析补偿动作，控制综合加工机精密补偿移动量的高解析智能型热补偿方法。

背景技术

近几年来，综合加工机产业都朝向高转速及高精密度的领域迈进，而高速化之后所衍生的热变位问题，即成为影响综合加工机精密度的因素之一。因为主轴在高速旋转动作时，其内部持续地产生的热源，在聚集的热负荷情形下会对综合加工机的主轴精度造成相当大的影响，尤其在长时间进行加工及环境温度多重影响因素结合情况，更加剧热变位而影响加工精密性。因此，传统针对综合加工机热变位问题的因应对策有：

(一)减少热源技术。即采用低热膨胀系数的材料构成重要的零组件，或针对主轴施予冷却降温手段。但此种热源控制技术需求高成本与技术门槛，因而不易实施完成有效对抗热变位的技术。

(二)采用均温设计。是通过结构设计为热对称的方法，使热变位能均匀地分布于综合加工机本身。但此种技术，最终仍将因热变位量造成主轴精密度的误差。

(三)热变位补偿技术。这项热变位补偿技术，是将测试所得的数据，借由最佳化曲线使其通过数据本身，欲推导出此最佳化曲线的方式可以有很多种，但在误差需相当小的原则下，公知技术中大多选用多变量线性回归的方式来作为运算补偿量时的分析类型，此一分析方式所推得的数学运算方程式将与综合加工机本身的温度特性有关，并利用综合加工机控制器模块内部的宏程序作为补偿数据运算器的方式，以计算出补偿量而进行实际的补偿动作。这种热补偿技术是将所计算出来的补偿量直接进行补偿动作，虽可达成降低综合加工机的热变位误差，但运算所得到的补偿量未加考虑补偿时间的关系，致使补偿移动量不均匀，亦未考量一次补偿量的相对关系，这二种因素将导致补偿移动量无法以稳定且精密方式进行补正动作，造成综合加工机在进行加工时，工作物表面粗糙度不良等情事。足见公知综合加工机的热补偿技术，仍亟待多方研发与改进。

发明内容

本发明主要目的，是在提供一种综合加工机的高解析智能型热补偿方法，通过宏程序单元的智能判断方式，可依综合加工机目前的转速条件，自动选择其转速区段下的补偿方程式并运算出热变位补偿量，借以此种智能型的补偿方式，大幅提升热补偿适用主轴转速的补偿范围。此外，令该宏程序单元根据控制器最小移动单位所解析出的精密补偿移动量，并利用可编程逻辑单元进行精密的移动补偿，使综合加工机各轴向进行偏移来达成此一具高解析的补偿动作，以解决公知热补偿技术所致的工作物表面加工粗糙度不良的缺点。

依上述目的，本发明的实施内容为：主要利用综合加工机其中的一控制器模块的宏程序单元作为补偿数据运算器，通过该宏程序单元，将综合加工机的主轴转速以百分比方式分隔出多个区段，分别于各个区段进行一转速测试，同时通过设置于综合加工机的温度传感器回馈各区段测试的温度信号给宏程序单元，再利用多变量回归分析方式分别推导出可预估的区段条件下的变形量的各段补偿方程式；而当综合加工机实际运转时，即由宏程序单元随时采集主轴运转的转速数据，用以选择出相对应上述的特定补偿方程式，并配合温度卡所采集温度信号进行运算，获得出补偿量数据，并将该补偿量数据暂存于缓冲程序区中，将补偿量配合控制器的最小移动量而成为在单位时间下的一次补偿移动量；以上宏程序单元所计算出的补偿精密移动量，并被指定成为可编程逻辑控制单元的轴向位移量，由可编程逻辑控制单元设定每次做补偿动作的时间，进而使综合加工机执行实际的热变位补偿作业。

附图说明

图1为本发明热变位补偿装置的总体方块示意图。

图2为本发明整体热变位补偿方法的执行示意图。

图3为本发明宏程序单元区分多个转速区段的示意图。

图4为本发明宏程序单元推导各转速区段的补偿方程式示意图。

图5为本发明热变位补偿方法各项步骤的判断及执行程序示意图。

具体实施方式

参阅附图所示，本发明的综合加工机的高解析智能型热补偿方法，为一种以控制器最小移动单位(解析单位)为基础的高解析热补偿技术，并施以具智能判断的补偿动作，进而提供综合加工机的补偿精密移动量与主轴转速适用范围。

参阅图1所示，本发明综合加工机的高解析智能型热补偿方法，是以控制器1、温度传感器2及温度卡3作为执行热变位补偿技术的装置，其中：