[发明专利]机床的热变位修正方法及热变位修正装置

说明书

技术领域

本发明涉及机床的热变位修正方法及热变位修正装置。

背景技术

机床使用滚珠丝杠机构作为定位机构。在滚珠丝杠机构中，因制造公差等会在滚珠丝杠轴的旋转量与螺母的移动量之间产生节距误差。因此，机床根据预先设定的节距误差修正量的图表，对节距误差进行修正。

滚珠丝杠机构因滚珠丝杠轴与螺母及各轴承部的摩擦阻力而温度上升进而引起热膨胀，从而产生热变位。滚珠丝杠轴的热变位成为定位误差。为了解决上述定位误差的问题，机床采用了对滚珠丝杠轴施加预张力来吸收热膨胀的方式。

由于机床使用较粗的滚珠丝杠轴，且送料速度变得非常快，因此发热量增加。在采用预张力方式的情况下，机床必须对滚珠丝杠轴施加非常大的张力。在机床施加非常大的张力的情况下，存在滚珠丝杠机构变形的问题。对推力轴承进一步施加过度的力，则存在烧结的问题。

在专利文献1所公开的滚珠丝杠轴的热变位修正方法中，不对滚珠丝杠轴施加过度的张力，无需特别的测定装置。专利文献1的方法根据伺服马达的电枢电流和电压的乘积来对滚珠丝杠轴的发热量进行运算。此外，根据滚珠丝杠轴的发热量和预先求出的比例(热分配系数)，对因螺母移动而产生的螺母移动发热量、因前部轴承旋转而产生的前部轴承发热量、因后部轴承旋转而产生的后部轴承发热量进行运算。然后，根据运算出的发热量，从不稳定热传导方程式中求出温度分布。

在机床工作中修正滚珠丝杠轴的热变位的方法时时刻刻预想滚珠丝杠轴的热变位量，将预想的热变位量作为修正节距误差修正量的修正量输入到数控装置中。本方法在伺服马达的加减速次数较多的情况下，存在修正量比实际的伸长量大的问题。

专利文献2着眼于专利文献1的问题的主要原因，即伺服马达自身的加减速的能量包含在发热量内。在专利文献2所公开的热变位量修正方法中，根据伺服马达的转速运算滚珠丝杠轴的发热量，并根据该滚珠丝杠轴的发热量对螺母移动发热量、前部轴承发热量和后部轴承发热量进行运算。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开昭63-256336号公报

专利文献2：日本专利特开平4-240045号公报

发明内容

专利文献2的方法没有考虑当驱动电流流过伺服马达时发生的伺服马达的发热量。伺服马达的发热量经由前部轴承传递到滚珠丝杠轴。因此，为了进行高精度的热变位修正，不仅要计算螺母移动发热量、前部轴承发热量和后部轴承发热量，还需要如专利文献1的方法那样，考虑伺服马达的发热量。

在图3所示的滚珠丝杠机构中，将固定轴承18隔着轴承保持件20固定于支撑台10。固定轴承18对X轴滚珠丝杠轴81的端部81e(X轴马达71侧的端部)进行支撑。可动轴承19可沿X轴滚珠丝杠轴81的轴向移动。可动轴承19对X轴滚珠丝杠轴81的与固定轴承18相反一侧的端部81f进行支撑。

X轴马达71的发热量的一部分放热的路径是朝X轴马达71周围放热的路径、从X轴马达71经由轴承保持件20放热至支撑台10的路径、从X轴马达71经由轴承保持件20朝周围放热的路径。放热量例如由马达温度与周围温度的温度差等两物体间的温度差决定。专利文献1的方法没有考虑伺服马达的发热量的一部分放热这一点。

当驱动X轴马达71时，X轴马达71的温度上升。该上升的温度传递至轴承保持件20，轴承保持件20的温度上升。轴承保持件20的温度传递至滚珠丝杠轴81的马达侧端部81e，马达侧端部81e的温度上升。马达侧端部81e的温度上升是在驱动X轴马达71后经过规定时间后开始的。

在专利文献1的方法中，根据从X轴马达71供给到滚珠丝杠轴81的发热量和热分配系数算出了前部轴承发热量，但没有考虑上述规定时间。热分配系数为一定值。因此，专利文献1的方法无法准确地运算出马达侧端部81e的温度变化，无法进行精度良好的热变位修正。

本发明的目的在于提供一种能进行高精度的热变位修正的机床的热变位修正方法及热变位修正装置。

解决技术问题所采用的技术方案