[发明专利]机床的温度估计方法及热位移校正方法

说明书

提供机床的温度估计方法及热位移校正方法，以简易的方法高精度地估计难以直接测定温度的部位的温度。在S1中，取得冷却剂的排出/停止状态的信息。冷却剂的排出/停止状态的信息由将排出的状态设为1、停止的状态设为0的标志表示。接下来，在S2中，从设置于机床的各部分、加工空间以及冷却剂罐的温度传感器取得温度数据。接下来，在S3中，对冷却剂的排出/停止状态标志进行延迟处理，计算与冷却剂及结构体的测定温度对应的系数。接下来，在S4中，各测定温度乘以系数，计算未安装有温度传感器的部位的估计温度。

技术领域

本发明涉及估计在机床中不能由温度传感器等温度检测单元直接检测温度的部位的温度的方法以及根据该估计温度校正热位移的方法。

背景技术

使用机床进行加工的情况下，因主轴、进给轴动作等引起的机床发热、及机床的设置环境的温度变化、冷却剂的温度变化等的影响，使得机床各部分发生热变形。由于这样的热位移使刀具与工件的相对位置变化，因此当在加工中机床产生热位移时，工件的加工精度变差。

在加工中多数情况下使用冷却剂。使用冷却剂的情况下，开始排出时，有时因冷却剂与工件或结构体之间的温度差引起的急剧的温度变化而产生较大的位移。另一方面，在停止排出冷却剂的情况下，因来自工件或结构体的表面的水蒸发产生的汽化热而使得产生急剧的温度变化。在该影响下，再开始加工时，存在产生大的位移的情况。

广泛采用热位移校正作为抑制机床的热位移的方法，该热位移校正是在机床的结构体各部分安装温度传感器，根据测定出的温度计算位移量，并据此使轴移动量变化。但是，机床中，旋转部、可动部多，由于布线等的制约，难以测定温度的部位也多。此外，至于相对于机床拆装的工件或刀具，也难以直接测定温度。因此，代替难以测定的部位而考虑了使用容易测定的部位的温度来进行校正的方法，但由于不同的部位存在温度差，因此有时热位移的估计精度下降，校正误差增大。而且难以测定温度的部位大多是也容易受到冷却剂的影响的部位，存在校正误差进一步增大的趋势。

作为针对以上问题的对策，专利文献1中公开了以下的发明：在旋转部即难以安装温度传感器的转塔头中设置温度模拟块，由温度模拟块间接地测定转塔头的温度。该温度模拟块被设计成热容量接近转塔头，使喷射前的冷却剂热接触。设为通过使用该温度模拟块的温度，能够高精度地估计热位移。

专利文献2中公开了以下的发明：对于主轴热位移的估计，使用在使用冷却剂时与不使用冷却剂时不同的系数，在使用冷却剂时，通过根据主轴与冷却剂之间的温度差调整系数，校正冷却剂的影响所导致的误差。

专利文献3中公开了以下的发明：判定冷却剂的温度变化趋势，按温度上升时和温度下降时分开使用过滤系数，由此高精度地估计受到冷却剂的影响的结构体的温度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3897884号公报

专利文献2：日本特开2002-301637号公报

专利文献3：日本特开2002-326141号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1的方法中，以使用冷却剂来加工为前提。在以不使用冷却剂的方式进行加工的情况下，考虑到由于转塔头和温度模拟块的周围环境不同，因此温度差增大，校正误差增大。此外，在转塔头的大小不同的机床中，由于必须与此相应地改变温度模拟块，因此机床的设计、制造时的工夫增多。

在专利文献2所述的方法中，关于主轴热位移的估计，由于使用在使用冷却剂时和不使用冷却剂时不同的系数，因此无论使用冷却剂时还是不使用冷却剂时都能够应对。然而，实际应用上还存在困难之处。