[发明专利]机床的热位移校正方法以及热位移校正装置

说明书

本发明提供机床的热位移校正方法和热位移校正装置。热位移校正方法执行以下步骤：初始工具温度设定步骤，设定初始工具温度；工具温度估计步骤，根据初始工具温度和主轴的温度来估计工具或位置计测传感器的温度；热位移量估计步骤，基于在工具温度估计步骤中估计出的温度，利用预先设定的工具热位移估计式来估计工具或位置计测传感器的热位移量；热位移校正步骤，根据估计出的热位移量，使机床的进给轴移动而进行校正，该方法的特征在于，在工具温度估计步骤中，根据测定出的主轴的温度来估计主轴的工具安装部温度，根据工具安装部温度、工具或所述位置计测传感器的初始工具温度以及预先设定的工具温度估计式来估计工具或位置计测传感器的温度。

技术领域

本发明涉及对安装于机床的主轴而使用的工具和位置计测传感器的热位移进行校正以提高加工精度和计测精度的方法以及装置。

背景技术

在加工中心，在主轴上安装触式探头等位置计测传感器，进行工件原点位置的计测、加工后的工件尺寸的测定以及机械精度的校正等。

但是，根据使用方法，有时会产生触式探头的热变形而使位置计测精度恶化。例如，当在主轴刚进行高速旋转而完成加工之后将触式探头安装于主轴来进行位置计测时，主轴的热会传递给触式探头而产生热变形，导致计测精度恶化。同样，在主轴上安装基准工具并设定工件的原点位置的情况下，当在轴刚进行高速旋转而完成加工之后将基准工具安装于主轴进行计测时，主轴的热也会传递给基准工具而产生热变形，存在计测精度恶化的情况。基于以上问题，为了高精度地进行计测，需要在主轴冷却的状态下进行，以往，在使主轴旋转而进行加工之后进行计测的情况下，需要在使主轴停止之后等待至冷却为止。

另一方面，对在机床中的问题即主轴发热引起的热位移进行校正的技术被广泛使用。例如，在专利文献1～3中，公开了对工具的因主轴发热的影响而引起的热位移进行校正的方法。

在专利文献1中，示出了基于机床的主轴的轴承附近的温度与热稳定性较高的部位的温度之间的温度差，根据一次延迟式来估计工具的温度变化的方法。进而，根据工具或工具架的种类变更在一次延迟式中使用的参数，能够对每个工具进行最佳的估计。

在专利文献2中，示出了一种为了还能够应对工具安装后的过渡性的工具温度的变化，基于工具即将使用前的温度和主轴的温度来估计使用中的工具温度并进行校正的方法。并且，在该方法中，预先对每个工具记录它们的使用历史，通过估计工具安装于主轴时和存储在工具库中时的各自的温度变化，能够正确地估计工具安装时的初始温度。

在专利文献3中，示出了一种针对安装部为锥形的工具(所谓的BT柄的工具)，而对工具安装时的牵入引起的位移进行校正的技术。在该发明中，使用主轴的轴承附近的温度求出工具安装部的温度上升值，基于根据温度上升值预先求出的式子计算工具的牵入量，对工具的牵入引起的位移进行校正。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2004-148443号公报

专利文献2：日本特许第4469325号公报

专利文献3：日本特开2010-172981号公报

但是，在专利文献1的发明中，没有考虑对工具进行安装时的初始温度。实际上，虽然在将工具安装于主轴之后，工具温度会逐渐上升，但在该发明中，假定了工具温度与在工具安装时的瞬间根据主轴温度计算出的工具估计温度一致。在该方法中，在工具安装后工具温度正在变化的过渡状态下，估计误差较大。