[发明专利]机床的热变位量修正方法及热变位量修正装置

说明书

技术领域

本发明涉及机床的热变位量修正方法及热变位量修正装置。更详细而言，涉及对因在机床工作中产生的滚珠丝杠机构的热变位而引起的误差进行修正的方法及装置。

背景技术

滚珠丝杠机构作为机床的定位机构而广泛使用。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。机床的热变位量修正装置根据预先设定的节距误差修正量的图表，对滚珠丝杠机构的节距误差进行修正。

滚珠丝杠机构因滚珠丝杠轴与螺母的摩擦阻力及滚珠丝杠轴与各轴承部的摩擦阻力的发热而温度上升。滚珠丝杠机构因上述温度上升而引起热膨胀，从而产生热变位(伸长)。滚珠丝杠轴的热变位成为机床的定位误差。作为上述问题的解决方案，有预张力方式。预张力方式对滚珠丝杠轴施加预张力，来吸收热膨胀。

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，所以在使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。在上述情况下，在推力轴承上施加有过度的力，存在滚珠丝杠机构烧结的问题。

根据在专利文献1至3中提出的滚珠丝杠轴的热变位量修正方法，不会对滚珠丝杠轴施加过度的张力，且无需特别的测定装置。该方法在机床工作中对热变位进行修正。具体而言，第一工序根据伺服马达的转速，对滚珠丝杠轴的各区间的发热量进行运算。第二工序使用将滚珠丝杠轴中的螺母移动范围分割成多个修正区间的模型，根据发热量对滚珠丝杠轴的温度分布进行运算。第三工序根据温度分布，时时刻刻预测滚珠丝杠轴的热变位量。第四工序将热变位量作为修正节距误差修正量的修正量输入数控装置(控制部)。该方法能使运算出的修正量与滚珠丝杠轴的实际伸长量近似。

如图8所示，例如，滚珠丝杠机构的修正区间是按照20mm的长度将滚珠丝杠轴81的螺母部移动范围(机床坐标中X0至X300之间)81b等分而成的区间。在每个修正区间都进行节距误差修正。在每个按与节距误差修正的修正区间相同的设定长度分割而成的运算区间中，对热变位量的修正量进行运算。当运算区间较短时，该运算区间数增加。因此，热变位量修正装置的运算处理的负荷增大，有时无法在预先设定的时间(运算周期)内运算出热变位量的修正量。由于上述长度20mm作为运算区间的长度较短，因此有时无法运算出热变位量的修正量。

若增加运算区间的长度，则与运算区间的设定长度较短的情形相比，运算区间数减少。因此，不会发生无法运算出热变位量的修正量的问题。不过，若增加运算区间的设定长度，则与运算区间的设定长度较短的情形相比，热变位量的运算精度降低。因此，上述情形存在加工精度降低的问题。所以，为了抑制运算处理的负荷，且实现目标加工精度，热变位量修正装置需要将运算区间的长度设定为合适的长度。

以往的热变位量修正方法如下所述设定运算区间。将热变位修正量的运算区间的分割位置设成与机床坐标的原点(X0)一致的位置。将滚珠丝杠轴81的螺母部移动范围81b中运算区间的长度设为节距误差修正的修正区间的长度的整数倍。图12表示例如运算区间的长度为20mm×4＝80mm，且机床坐标的原点X0与运算区间的分割位置一致的例子。

在图12中，前侧轴部81a的长度为100mm。螺母部移动范围81b的长度为300mm。后侧轴部81c的长度为100mm。上述情形下，运算区间1的长度为80mm。运算区间2的长度为20mm。运算区间3至运算区间5的长度分别为80mm。运算区间6的长度为60mm。运算区间7的长度为80mm。运算区间8的长度为20mm。无法用运算区间的区间长度(80mm)分割的部分为运算区间2、运算区间6、运算区间8。

使用在各运算区间中运算出的热变位量，按照下述方法进行节距误差修正量的修正。热变位量修正装置将运算区间1、运算区间2的总计热变位量作为位置X0的热变位量，来修正X0的节距误差修正量。热变位量修正装置基于运算区间3的长度是修正区间的长度的4倍，如下所述对位置X20、X40、X60、X80的热变位量进行运算。热变位量修正装置将运算区间3的热变位量的1/4等分到位置X20、X40、X60、X80，并运算各位置的热变位量。热变位量修正装置使用该热变位量来修正各位置的节距误差修正量。对于其它运算区间，与上述同样地，对节距误差修正量进行修正。

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

专利文献3：日本专利特开平7-299701号公报