[发明专利]机床的热位移修正装置

说明书

技术领域

本发明涉及机床中的热位移修正装置，尤其涉及根据热位移的变化状态进行基于修正误差的热位移修正量的调整，高精度地修正热位移的装置。

背景技术

在机床中，因为通过电动机来驱动进给螺杆、主轴，因此，由于电动机的发热、轴承的旋转而产生的摩擦热、进给螺杆的滚珠螺杆和滚珠螺母的配合部的摩擦热，主轴、进给螺杆膨胀、机械位置变化。即，在应该定位的工件和刀具的相对位置关系中产生偏离。该因热导致的机械位置的位移，在进行高精度加工的情况下成为问题。

为了除去该因热导致的机械位置的位移，以往采用不使用温度传感器、简单低成本地修正热位移的技术、使用位移传感器或温度传感器基于检测位移或检测温度来修正指令位置的技术，或者使用对进给螺杆施加初始张力，不受因热导致的膨胀的影响的构造。

日本特开2002-18677号公报中公开的技术的特征在于，不需要传感器而能够以简单低成本来修正热位移。检测进给轴的位置，根据检测出的位置求出平均移动速度，并根据平均移动速度，关于将进给轴的全行程进行分割而得的各区间，对每个区间推定因发热、散热以及从相邻的区间通过热传导而传导的发热引起的热位移量，对各区间的热位移量从基准点到修正位置进行相加，因此能够推定进给螺杆的各位置的热位移的分布，无论在哪个位置都能进行高精度修正。另外，不仅进给螺杆，还可以考虑主轴或主轴电动机的发热引起的热位移来高精度地修正热位移。并且，能够根据推定出的热位移量（修正量）和实际的机械位置的偏离量（修正误差），修正热位移量计算式中的发热系数，进行更准确的修正。

另外，在日本特开平9-85581号公报中公开了如下技术：使用温度传感器，根据通过温度传感器检测出的温度，在温度饱和后的稳定状态和主轴的转速变化后的过渡状态下变更主轴的热位移的推定方法。

当驱动机床时，主轴或进给轴因为发热导致温度上升，因此急剧延伸，然后随着发热和散热趋于平衡，延伸的增加量钝化，大致变为恒定。另一方面，当停止驱动或者降低速度时，因散热而收缩。这样，机床的热位移量的变化可以分为以下三种状态（参照图1）：

<1>因发热而热位移量增加的状态（发热状态）、

<2>发热和散热平衡，大致变为恒定的状态（稳定状态）、

<3>因散热而热位移量减少的状态（散热状态）。

在上述的日本特开2002-18677号公报中，记载了使用修正误差来修正热位移量计算式的发热系数的方法，但是，因为在计算式中还包含其它系数（散热系数或计算来自相邻区间的热传导的热传导系数），所以为了进一步提高修正的精度，仅修正发热系数有时不充分。另外，不区别所述的状态（发热状态、稳定状态、散热状态）地进行系数的修正，但是修正误差在这些状态下并不一定完全为同等程度。例如，如图2所示，在稳定状态下，实际的热位移量和计算出的热位移量大致一致，但是，在发热状态或者散热状态下，有时实际的热位移量和计算出的热位移量中存在某种程度的差。在这种情况下，在日本特开2002-18677号公报中，在与发生修正误差的状态不同的状态下，未必能够进行合适的修正。

另外，日本特开平9-85581号公报中公开的技术的目的在于，通过在稳定状态和过渡状态下改变热位移的推定方法，即使在运转条件变化的情况下也准确地修正热位移。但是，在过渡状态下，有热位移增加的情况（发热状态）和减少的情况（散热状态），在这两种情况下，热位移的变化的程度也并不一定相同。这种情况下产生修正误差。关于在修正误差发生的情况下的应对方法没有被公开。另外，因为使用传感器，所以存在成本增加，需要保护传感器不接触冷却剂或切屑，确保可靠性等问题。

发明内容

因此，鉴于上述现有技术的问题提出本发明，目的在于提供一种在发热状态、稳定状态、或者散热状态的任意一种状态下都能够适当进行热位移修正量的调整，高精度地修正热位移的机床的热位移修正装置。