[发明专利]生成计算机数字控制机床偏移而不受周期时间影响的方法

说明书

本发明总体描述了用于在机床中加工加工件的方法，其中方法确定机床的偏移量并且在生产操作过程中调整偏移量。在一种形式中，方法包括在具有变化的热条件的操作时间的时间段内记录机床的偏移量数据，以及将记录的偏移量数据与热模型进行比较，其中基于用于在校准工件上的多个测试周期的探测例行程序和空循环生成热模型。基于比较，方法估算机床的偏移量以及在操作过程中调整机床的偏移量。

技术领域

本发明涉及一种用于确定由于一个或多个部件的热生长而导致的在计算机数字控制(Computer Numerical Control，CNC)机床中的偏移量的方法。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

通常，计算机数字控制(CNC)机床执行预先编程的命令序列以使各种机加工操作自动化。例如，钻机、车床、以及喷水切割机可以配置为CNC机床。CNC机床通常包括多个部件(例如电机、主轴、滚珠丝杠、旋转轴、以及立柱)，以及可以是可操作的以便在机加工加工件之前相对于附接到主轴的工具定向加工件。每种这些部件具有不同的热膨胀性能，以及可能引起CNC机床变得脱离位置。

为了针对加工件正确地放置工具，凭借充当由CNC机床所使用的坐标系的原点的机床参考点(以下称为“参考点”)来校准CNC机床。可以使用探测例行程序确定参考点，探测例行程序利用可以定位在夹具上的精密量规孔和附接到主轴的触摸式探针。在机加工过程中，温度可能由于例如由电机、切割能量、怠速运转和摩擦引起的热量而波动。温度的波动可能引起各种部件(例如主轴、滚珠丝杠、旋转轴、以及立柱)的热生长以及引起参考点移位。例如，在最小量润滑(MQL)机加工中，在冷却液流量最小的地方，热生长可高达100μm。在大批量生产中，由于各种原因(例如机床堵塞、缺料、龙门架问题、以及移动变化)机床频繁启动和停止，这还可能由于热生长而使参考点移位。

除了与CNC机床的性能和周期时间有关的其他问题，这些偏移调整问题可以由本发明解决。

发明内容

在一种形式中，本发明提供了用于补偿机床中的热变化的方法。方法包括用多个温度传感器检测机床、将机床封闭在环境可控的气氛中、以及将校准工件安装到机床中。方法进一步包括使机床沉浸于多个预定环境温度下、在多个温度下探测校准工件、以及基于探测生成机床的热模型。

在另一形式中，本发明提供了用于在机床中加工加工件的方法。方法包括在具有变化的热条件的操作时间的时段内记录机床的偏移量数据、将记录的偏移量数据与热模型进行比较，其中基于用于在校准工件上的多个测试周期的探测例行程序和空循环生成热模型。基于该比较，方法估算机床的偏移量以及调整机床在操作过程中的偏移量。

在另一形式中，本发明提供了一种用于在CNC机床中加工加工件的方法。方法包括在具有变化的环境条件的时间段内在生产操作过程中记录CNC机床的偏移量数据。在生产操作过程中方法将记录的偏移量数据与CNC机床的热模型进行比较、基于比较估算CNC机床的偏移量；以及调整机床在生产操作过程中的偏移量，以便调整CNC机床而不会出现停机时间。

根据本发明，提供一种补偿机床中的热变化的方法，该方法包含：

用多个温度传感器检测机床；

将机床封闭在环境可控的气氛中；

将校准工件安装到机床中；

使机床沉浸于多个预定环境温度下；

在多个温度下探测校准工件；以及

基于探测生成机床的热模型。

根据本发明的一个实施例，其中探测包含用于至少一个测试周期的探测例行程序和空循环。

根据本发明的一个实施例，其中多个预定环境温度模拟冬季、春季、夏季和秋季四(4)个季节。