[发明专利]CNC机床热增长特性

说明书

本发明公开了一种CNC机床热增长特性。一种表征CNC机床热增长的方法，在至少一个实施例中，提供了分析和表征CNC机床的热增长的方法。该方法可包括将具有孔的人工制品安装在CNC机床上并执行测试循环。测试循环可包括探测人工制品的孔来确定其相对于CNC机床的位置并执行包括一个或更多个CNC加工程序的干循环。该方法可以进一步包括计算该孔位置相对于孔和CNC机床之间的参考相对位置的偏差。该方法可用于提高或评估CNC机床热补偿机制的有效性或者对CNC机床热补偿机制进行故障排除。该方法可在环境温度下开始并包括重复测试循环直到在机床中达到稳态温度。

技术领域

本公开涉及表征CNC机床热增长的方法。

背景技术

计算机数字控制(CNC)加工广泛应用于各种制造组件的生产(包括汽车工业)中。CNC加工中心在使用期间会经历温度变化，这会由于机床内各种组件的热膨胀而导致加工精度降低。温度变化可由多种因素引起，包括机床预热、机床组件产生的热、环境温度的变化。热膨胀可导致工件与刀具之间的相对位置在实际位置中与所命令的位置相比偏离高达70μm。对于需要高度控制公差的应用，这种因热膨胀导致的误差是不可接受的。为解决这个问题，CNC机床制造商已经实施若干方法来应对热增长。一种方法是热补偿，其可包括感测机床的一个或更多个组件的温度并应用预校准算法来调整工件和/或刀具的命令位置以补偿热膨胀。

发明内容

在至少一个实施例中，提供了一种方法，该方法包括将具有孔的人工制品安装到CNC机床上，并确定在温度T₁时人工制品的孔相对于CNC机床的第一位置和在大于温度T₁的温度T₂时人工制品的孔相对于CNC机床的第二位置。该方法还可包括计算第二位置相对于第一位置的偏差，以确定CNC机床的热稳定性。

该方法可包括操作CNC机床使得温度从T₁升高到T₂。CNC机床可包括主轴和探针，而确定步骤可包括确定人工制品的孔相对于主轴和探针的第一位置和第二位置。在一个实施例中，该方法包括测量CNC机床上一个或更多个位置处的温度。CNC机床热补偿机制可在确定第二位置之前而被启用。可在启用和关闭CNC机床热补偿机制的情况下，执行确定第二位置的步骤，并且计算步骤可包括在启用和关闭热补偿机制的情况下计算第二位置相对于第一位置的偏差。

在一个实施例中，人工制品包括至少两个孔，而确定步骤包括确定在温度T₁时人工制品的每个孔相对于CNC机床的第一位置以及在温度T₂时人工制品的每个孔相对于CNC机床的第二位置，且计算步骤包括计算人工制品的每个孔的第二位置相对于人工制品的每个孔的第一位置的偏差。在另一个实施例中，确定步骤还包括确定在高于T₁的多个温度时人工制品的孔相对于CNC机床的位置，且计算步骤包括计算在所述多个温度时的人工制品的孔的位置相对于第一位置的偏差。

在至少一个实施例中，提供了一种方法，该方法包括将具有孔的人工制品安装到CNC机床上并执行测试循环。测试循环可包括探测人工制品的孔来确定其相对于CNC机床的位置并执行包括一个或更多个CNC加工过程的干循环。该方法可进一步包括计算孔位置相对于孔和CNC机床之间的参考相对位置的偏差。

该方法可包括将测试循环重复一次或更多次并在每次测试循环时计算孔位置相对于该孔和CNC机床之间的参考相对位置的偏差。在一个实施例中，监测CNC机床上的至少一个位置处的温度，并且将所述至少一个位置处在第二时间t₂时的温度与第一时间t₁时的温度进行比较。如果t₂时的温度和t₁时的温度之间的差值大于预定值，那么可执行附加的测试循环。在一个实施例中，无论t₂时的温度和t₁时的温度之间的差值是多少，重复测试循环持续至少最小时间且最多持续最大时间。该方法可包括将偏差与预定公差进行比较。