マシニングセンタの熱変形によって生じる加工位置誤差の補正制御

加工中心热变形引起的加工位置误差的修正控制

• 批准号: 18H00250
• 负责人: 山下 俊一
• 金额: $ 0.34万
• 依托单位: Kagoshima National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H00250/
• 关键词: マシニングセンタ; 加工位置補正; 熱変位補正

本研究は、三次元空間位置となる加工範囲全般の直方体形状からの変形状態を把握するために、CAE解析と変位測定実験を行い、得られた各位置の変位量から、構造部の温度変化によって生じる加工位置誤差と検出温度の関係を求め、本研究が採用する熱変位補正プログラムに反映させることで加工範囲位置全般の補正効果を向上させることを目的に実施した。その結果、構造部の温度変化の要因となる室温、モータ発熱、制御回路、クーラント及び各揺動部の摩擦熱の複合要因の温度変化から加工位置をμmの精度で導き出すことは、現段階のCAE解析の境界条件では困難であるため、構造部温度の変化によって生じる変形状態の傾向の確認に解析結果を活用した。本研究の制御法は、予め構造部の温度測定と加工位置変位を測定する実験から得られる温度と変位の関係式から導き出す変位量を補正値として使用する。X軸変位は構造上、加工位置に対し左右対称であるため、主軸部の変位は室温変化、電源起動及び主軸回転による発熱の影響は小さいが、高速で加工位置が頻繁に移動する場合はボールねじ構成部の温度が変化しモータ取り付け部を起点にして加工位置終端部になるほど大きく位置誤差が生じる。また、移動する位置によっては発熱位置が異なり、各位置の変位も異なる。Y軸とZ軸の変位においては、加工位置が変化しない場合でも室温変化、電源起動及び主軸回転の発熱で加工位置が変位するため、加工テーブル側のボールねじ構成部変位を加味し、補正する。本研究の実験により、加工範囲各位置の補正値を求める本手法で位置精度が向上し、有効に働くことを確認し、工作機械構造部温度の測定点及び各位置の加工速度と、加工位置変位の関係式を用いて、構造部温度から加工位置の変位分を補正する本手法は加工位置全般において有効に働く手段になることが明らかとなった。

In this study, the relationship between the position and the temperature of the structure and the processing position error is obtained. This study adopts the method of thermal position correction to reflect the processing range and the general correction effect to realize the purpose. The results of CAE analysis are used to determine the temperature variation of the structural part due to the temperature variation of the structural part, such as room temperature, heat dissipation, control circuit, friction heat, and the temperature variation of the friction heat of the moving part. The accuracy of the machining position is μm. The analysis results are used to determine the boundary conditions of CAE analysis at the present stage. The control method of this study is to measure the temperature of the structure and the position of the machining position. Structurally, the position of the X-axis is symmetrical to the left and right of the processing position. The position of the spindle part is less affected by changes in room temperature, power start-up and spindle return, and the processing position moves frequently at high speeds. In situations where the temperature of the component parts changes, large position errors may occur at the starting point of the processing position and at the end of the processing position. The position of the mobile phone is different from the position of the mobile phone. The position of Y axis and Z axis is changed, the machining position is changed, the temperature is changed, the power supply is started, and the spindle is rotated. The machining position is changed, the machining position is changed, and the machining position is changed. In this study, the correction value of each position in the machining range is obtained. The position accuracy is improved. The measurement point of the temperature of the working machine structure and the machining speed of each position are confirmed. The relationship between the temperature of the structure and the machining position is corrected.