BR102015019898B1

BR102015019898B1 - Método de caracterização de crescimento térmico de máquinas cnc e meio de armazenamento não transitório legível por computador

Info

Publication number: BR102015019898B1
Application number: BR102015019898-1A
Authority: BR
Inventors: Chandra Sekhar Jalluri; David Norman Dilley; Trevor Leroi Hill; Amando Jose Sebastian; Mark GODERIS
Original assignee: Ford Global Technologies, Llc
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2015-08-19
Publication date: 2022-09-06
Also published as: BR102015019898A2; CN105389455A; CN105389455B; US10088826B2; DE102015113510A1; RU2699885C2; RU2015134862A3; RU2015134862A; US20160054722A1

Abstract

MÉTODOS E MEIO DE ARMAZENAMENTO LEGÍVEL DE COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIA Em pelo menos uma realização, um método para analisar e caracterizar o crescimento térmico de uma máquina de CNC é fornecido. O método pode incluir montar um artefato (10) que tem um furo (14) sobre uma máquina de CNC e realizar um ciclo de teste. O ciclo de teste pode incluir furar com sonda o furo (14) do artefato (10) para determinar a sua localização em relação à máquina de CNC e realizar um ciclo seco que inclui um ou mais processos de máquinas de CNC. O método pode incluir adicionalmente calcular um desvio da localização do furo (14) a partir de uma localização relativa de referência entre o furo (14) e a máquina de CNC. O método pode ser usado para aperfeiçoar, solucionar problemas ou avaliar a eficácia dos mecanismos de compensação térmica da máquina de CNC. O método pode iniciar a temperatura ambiente e incluir a repetição de ciclos de teste até que uma temperatura de estado estável seja atingida na máquina.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente revelação refere-se a métodos de caracterização de crescimento térmico de máquinas CNC.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Máquinas de controle numérico de computador (CNC) são amplamente usadas na produção de uma variedade de componentes fabricados, incluindo na indústria automotiva. Os centros de máquinas de CNC experimentam mudanças na temperatura durante o uso, os quais podem resultar na redução da precisão de máquinas devido à expansão térmica de diversos componentes dentro da máquina. As mudanças de temperatura podem ser causadas por uma série de fatores, incluindo aquecimento de máquina, calor gerado pelos componentes da máquina, e mudanças na temperatura ambiente. A expansão térmica pode fazer com que a posição relativa entre a peça de trabalho e a ferramenta fique para fora até 70 μm na posição real comparada com a posição comandada. Para aplicações que requerem tolerâncias altamente controladas, dito erro devido à expansão térmica pode ser inaceitável. A fim de tratar dessa questão, os fabricantes de máquinas de CNC implantaram diversas abordagens para combater o crescimento térmico. Uma abordagem é a compensação térmica, que pode incluir perceber a temperatura de um ou mais componentes da máquina e empregar algoritmos pré-calibrados para ajustar a posição comandada da peça de trabalho e/ou ferramenta para compensar pela expansão térmica.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[003] Em pelo menos uma realização, um método é fornecido, incluindo montar um artefato que tem um furo sobre uma máquina de CNC e determinar uma primeira localização do furo do artefato relativo à máquina de CNC em uma temperatura T1 e uma segunda localização do furo do artefato relativa à máquina de CNC em uma temperatura T2, que é maior do que T1. O método pode incluir adicionalmente calcular um desvio da segunda localização a partir da primeira localização, para determinar uma estabilidade térmica da máquina de CNC.

[004] O método pode incluir operar a máquina de CNC para aumentar a temperatura a partir de T1 até T2. A máquina de CNC pode incluir uma haste e sonda e a etapa determinante pode incluir determinar uma primeira e segunda localização do furo do artefato relativo à haste e sonda. Em uma realização, o método inclui medir a temperatura em uma ou mais localizações na máquina de CNC. Um mecanismo de compensação térmica da máquina de CNC pode ser ativado antes de determinar a segunda localização. A etapa para determinar a segunda localização pode ser realizada com o mecanismo de compensação térmica da máquina de CNC ativado e com o mecanismo de compensação térmica desativado, e a etapa de cálculo pode incluir calcular um desvio da segunda localização a partir da primeira localização com o mecanismo de compensação térmico ativado e desativado.

[005] Em uma realização, o artefato inclui pelo menos dois furos e a etapa determinante inclui determinar uma primeira localização de cada furo do artefato relativo à máquina de CNC em uma temperatura T1 e uma segunda localização de cada furo de artefato relativo à máquina de CNC em uma temperatura T2 e a etapa de cálculo inclui calcular um desvio da segunda localização de cada furo do artefato a partir da primeira localização de cada furo do artefato. Em outra realização, a etapa determinante inclui adicionalmente determinar uma localização do furo do artefato relativo à máquina de CNC em uma pluralidade de temperaturas maior do que T1 e a etapa de cálculo inclui calcular um desvio da localização de cada uma da pluralidade de temperaturas a partir da primeira localização.

[006] Em pelo menos uma realização, um método é fornecido incluindo montar um artefato que tem um furo sobre uma máquina de CNC e realizar um ciclo de teste. O ciclo de teste pode incluir sondar o furo do artefato para determinar a sua localização relativa à máquina de CNC e realizar um ciclo seco que inclui um ou mais processos de máquinas de CNC. O método pode incluir ainda calcular um desvio da localização do furo a partir de uma localização relativa de referência entre o furo e a máquina de CNC.

[007] O método pode incluir repetir o ciclo de teste uma ou mais vezes e calcular um desvio da localização do furo a partir de uma localização relativa de referência entre o furo e a máquina de CNC para cada ciclo de teste. Em uma realização, uma temperatura de pelo menos uma localização na máquina de CNC é monitorada e uma temperatura de pelo menos uma localização em uma segunda vez, t2, é comparada com uma temperatura em uma primeira vez, t1. Se uma diferença entre a temperatura a t2 e a temperatura a t1 for maior do que um valor predeterminado, então, um ciclo de teste adicional pode ser realizado. Em uma realização, os ciclos de teste são repetidos por pelo menos um tempo mínimo e por até um tempo máximo, independentemente de uma diferença entre as temperaturas em t2 e t1. O método pode incluir comparar o desvio a uma tolerância predeterminada.

[008] Em uma realização, o ciclo seco inclui um processo de sondagem ou de moagem. O ciclo seco pode incluir também um ou mais de uma mudança de ferramenta, alimentação rápida, indexação de A/B e velocidade/alimentação. O valor predeterminado pode ser a partir de 0,5 até 5,0 °C. A máquina de CNC pode estar em uma temperatura ambiente antes de um primeiro ciclo de teste. Em uma realização, a etapa de sondagem é realizada com um mecanismo de controle de temperatura desligado e com o mecanismo de controle de temperatura ligado.

[009] Em pelo menos uma realização, é fornecido um meio de armazenamento legível de computador não transitória. O meio de armazenamento legível de computador não transitória pode armazenar instruções para avaliar a eficácia de um mecanismo de compensação térmica de máquina de CNC. Quando executada por um computador, as instruções podem fazer com que o computador execute as seguintes funções: receber informações a partir de uma máquina de CNC com relação a uma primeira localização de um furo de artefato relativo à máquina de CNC em uma temperatura T1 e uma segunda localização do furo do artefato relativo à máquina de CNC em uma temperatura T2, que é maior do que T1, e calcular um desvio da segunda localização a partir da primeira localização para determinar a eficácia do mecanismo de compensação térmica da máquina de CNC.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[010] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um artefato usado para analisar o crescimento térmico da máquina CNC, de acordo com uma realização;

[011] A Figura 2 é uma vista superior de um artefato fixado a uma mesa de parte, de acordo com uma realização;

[012] A Figura 3 é uma vista lateral de um artefato fixado a uma mesa de parte, de acordo com uma realização;

[013] A Figura 4 é outra vista lateral do artefato da Figura 3, com a mesa parcial girada a 180 graus;

[014] A Figura 5 é um algoritmo para a caracterização de crescimento térmico de máquina de CNC, de acordo com uma realização;

[015] A Figura 6 é uma esquemática simplificada de um sistema de computador que pode ser usado para realizar o algoritmo da Figura 5, de acordo com uma realização;

[016] A Figura 7 é um exemplo de dados de teste de temperatura que mostram a mudança em temperatura de um leito e haste de máquina de CNC ao longo do tempo;

[017] A Figura 8 é um exemplo de dados de teste de desvio linear para um furo nas direções X, Y e Z com compensação térmica desligada e ligada;

[018] A Figura 9 é um exemplo de dados de teste de desvio linear para outro furo nas direções X, Y e Z com compensação térmica desligada e ligada; e

[019] A Figura 10 é um exemplo de dados de teste de desvio linear para seis furos na direção X com compensação térmica ligada.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[020] Conforme necessário, as realizações detalhadas da presente invenção são reveladas aqui; no entanto, deve ser entendido que as realizações reveladas são meramente exemplificativas da invenção que podem ser incorporadas em formas diversas e alternativas. As Figuras não estão necessariamente em escala; alguns aspectos podem ser exagerados ou minimizados para mostrar detalhes de componentes particulares. Portanto, os detalhes estruturais e funcionais específicos revelaram aqui não devem ser interpretados como limitativos, porém meramente como uma base representativa para ensinar uma pessoa com habilidade na técnica a empregar de maneira diversa a presente invenção.

[021] Uma grande variedade de operações de usinagem pode ser realizada utilizando máquinas de CNC. Por exemplo, moinhos, tornos, brocas, máquinas de descarga elétrica (EDM), roteadores, cortadores (por exemplo, água, plasma, laser, etc.), moedores, soldadores, máquinas de carimbo, máquinas de pintura, e outras podem ser todas configuradas como máquinas de CNC. Os princípios de operação de máquinas de CNC são conhecidos daqueles com habilidade comum na técnica e não serão explicadas em detalhe. Em geral, máquinas de CNC incluem uma mesa parcial que se move nos eixos geométricos X e Y e uma haste de ferramenta que se move no eixo geométrico Z. A parte a ser processada é fixada à mesa parcial e a operação é realizada movendo a parte nas direções X e Y e a ferramenta na direção Z. Alternativamente, a parte pode ser mantida estacionária e a ferramenta pode ser movida nas direções X, Y e Z. Máquinas de CNC mais avançadas podem incluir também a rotação ao redor de um ou mais eixos geométricos usando uma combinação de mesas rotatórias e/ou moentes.

[022] Em geral, as máquinas de CNC incluem diversos componentes, por exemplo, uma haste, fuso atuador, mesa de parte, moente, coluna de máquina, leito, acessório e outros. Os componentes podem ter cada a sua própria geometria e podem ser feitos de materiais diferentes. Consequentemente, os componentes podem cada responder diferentemente a mudanças em temperatura devido a diferenças no tamanho e na forma e/ou diferenças nas propriedades de expansão térmica (por exemplo, CTEs). Em uma tentativa de compensar pela expansão térmica ou crescimento térmico dos componentes de máquinas, os fornecedores de máquinas de CNC criaram algoritmos que usam dados de temperatura obtidos a partir de uma ou mais localizações na máquina e ajustaram a posição comandada da ferramenta e/ou da peça de trabalho de modo que a posição relativa da ferramenta e da peça de trabalho seja precisa. A compensação térmica pode incluir também o uso de diversos mecanismos de controle de temperatura. Por exemplo, a máquina de CNC pode incluir resfriamento a ar ou líquido, ventiladores, dissipadores de calor, ou outros mecanismos para remover calor ou de alguma maneira controlar a temperatura.

[023] No entanto, a compensação térmica pode falhar ao corrigir de maneira precisa a expansão térmica da máquina de CNC de diversas maneiras. Uma maneira é se os cálculos realizados no algoritmo forem imprecisos. O algoritmo pode receber as inserções corretas (por exemplo, dados de temperatura) porém o mesmo não faz os ajustes corretos na posição comandada da ferramenta e/ou peça de trabalho, dessa forma causando um desvio que excede uma tolerância aceitável. As imprecisões poderiam ser causadas por cálculos incorretos, dados de propriedade material incorretos, escolha incorreta de material, ou outras fontes de erro. Outra maneira é se as inserções ao algoritmo forem incorretas. Por exemplo, os dados de temperatura podem não ser precisos, pode haver muitos poucos sensores de temperatura, os sensores podem ser colocados nas posições erradas, ou pode haver outras complicações com os dados inseridos. Outro problema potencial é que os mecanismos de controle de temperatura não são eficazes. O algoritmo pode exigir resfriamento a ar ou líquido de um componente ou área dentro da máquina a fim de reduzir a temperatura, no entanto, o resfriamento pode ser inadequado (ou eficaz demais) ou o equipamento de controle de temperatura pode não funcionar adequadamente.

[024] Uma falha do(s) mecanismo(s) de compensação térmica pode ocorrer para uma ou mais dimensões. Por exemplo, a posição de todos os três eixos geométricos (X, Y, Z) pode ser imprecisa ou somente um ou dois pode ser imprecisa. Além disso, se houver mais do que três eixos geométricos, tal como quando uma máquina de 5 eixos geométricos é usada, o posicionamento pode ser preciso nas direções X, Y e Z para determinadas orientações, mas não em outras. Ademais, problemas podem ocorrer somente em determinadas temperaturas ou faixas de temperatura. Consequentemente, pode ser difícil descobrir quando um sistema de compensação térmico não tem um desempenho preciso.

[025] A demanda por tolerâncias altamente controladas nas máquinas de CNC é crescente, e o desempenho térmico da máquina de CNC é uma parte importante para alcançar tolerâncias apertadas. Os compradores de máquinas de CNC iriam se beneficiar de um método de caracterização de crescimento térmico das máquinas de CNC para garantir que as máquinas alcancem suas tolerâncias de alvo. Com referência às Figuras 1 a 5, os métodos de caracterização de crescimento térmico de máquinas de CNC e de análise da eficácia de seus mecanismos de compensação térmica estão revelados. Esses métodos podem permitir que os mecanismos de compensação térmica de uma máquina da CNC sejam testados para confirmar que a compensação térmica esteja funcionando adequadamente sob condições variáveis e que as tolerâncias exigidas sejam alcançadas. Se for descoberto que a compensação térmica não está funcionando adequadamente, os métodos podem auxiliar no diagnóstico e correção de problema(s).

[026] Com referência à Figura 1, um artefato 10 é fornecido, que pode ser usado nos métodos revelados. O artefato 10 pode ter dimensões altamente precisas e pode ser formado de um material que tem um coeficiente muito baixo de expansão térmica (CTE). Qualquer material que tem um CTE adequadamente baixo pode ser usado para o artefato 10 (por exemplo, menos do que 10 x 10-6 m/m K). Em uma realização, o artefato é formado de uma pedra ou mineral, tal como granito. O artefato 10 pode ser qualquer forma, no entanto, em pelo menos uma realização, ele é um prisma retangular, conforme mostrado na Figura 1. O artefato 10 pode ter diversas faces 12. Para um artefato 10 que é um prisma retangular, as faces podem ser designadas como frontal (F), traseira (B), esquerda (L), direita (R), superior (T) e inferior (BT). Um ou mais furos 14 podem ser formados em cada face 12. Os furos 14 podem ter dimensões altamente precisas (por exemplo, tolerâncias submícron). Por exemplo, se os furos 14 tiverem uma seção transversal circular, conforme mostrado na Figura 1, o diâmetro e/ou profundidade dos furos 14 pode ser altamente preciso, e permanecer assim durante uma determinada faixa de temperatura. Buchas de alta precisão (não mostradas) podem ser inseridas nos furos 14 para ainda auxiliar no fornecimento de dimensões altamente precisas do artefato. As buchas podem ser formadas também por um material que tem um CTE baixo e podem ter dimensões altamente precisas (por exemplo, tolerâncias de submícron) que permanecem precisas durante uma determinada faixa de temperatura (por exemplo, precisão termicamente qualificada).

[027] As faces frontal (F), direita (R), e superior (T) 12 do artefato 10 são mostradas na Figura 1. Cada face 12 é mostrada tendo dois furos 14, no entanto, algumas faces podem ter zero ou um furo ou mais do que dois furos. Para cada furo 14 pode ser atribuído uma designação com base na face na qual está localizada e um número. Os seis furos 14 mostrados na Figura 1 podem, portanto, ser designados F1, F2, R1, R2, T1 e T2, conforme ilustrado. Os furos 14 podem ter qualquer tamanho (por exemplo, diâmetro e profundidade, para um furo cilíndrico), que pode corresponder ao tamanho de um processo de máquina de moagem, perfuração ou outro processo de usinagem que a máquina seja programada a realizar. Os furos 14 em cada face 12 podem ser alinhados ou podem ser aleatoriamente localizados. Por exemplo, os furos F1 e F2 são alinhados horizontalmente, enquanto R1 e R2 têm um espaçamento ou orientação diagonal.

[028] Com referência às Figuras 2 a 4, o artefato 10 pode ser fixado a uma mesa parcial 20 de uma máquina de CNC. Enquanto as máquinas de CNC podem ter diversas configurações, as Figuras 2 a 4 são descritas com relação a uma configuração com 5 eixos geométricos, B sobre A. Nessa configuração, a mesa parcial 20 pode ser chamada como uma mesa B. A mesa B pode girar ao redor do eixo geométrico Z, conforme mostrado na Figura 2, de modo que o artefato possa ser girado em 360 graus inteiro a partir de um ponto de iniciação (por exemplo, 0 grau). A máquina de CNC pode ser programada para girar ao redor da mesa B até diversas posições, tal como 0, 90, 180 e 270 graus, conforme mostrado na Figura 2. O artefato é mostrado na posição B = 270 graus e as posições 0, 90, e 180 graus são mostradas em fantasma. No entanto, as posições adicionais ou outras posições podem ser usadas, por exemplo, intervalos de 30, 45 ou 60 graus.

[029] Nas Figuras 2 a 4, a haste é configurada para se mover no eixo geométrico Z, a mesa B gira ao redor do eixo geométrico Z, e a mesa B pode ser girada também ao redor do eixo geométrico X por um moente (não mostrado). O ângulo de rotação ao redor do eixo geométrico X pode ser chamado como a posição A. Na Figura 2, A tem 90 graus, que resulta nos furos T1 e T2 da face superior do artefato 10 voltado para a haste. Na Figura 3, a mesa B está ainda na posição B = 270 graus e a posição A foi mudada para 0 grau. Com a mesa B girada ao redor do eixo geométrico X, uma das faces laterais 12 está agora voltada para a haste. Portanto, os furos diferentes 14 são acessíveis pela haste, tais como os furos R1 e R2. Na Figura 4, a mesa B é girada para uma posição B de 90 graus e uma posição A de 180 graus. Consequentemente, o artefato 10 foi virado de cabeça para baixo em relação à Figura 3, porém também girado ao redor do eixo geométrico Z (posição B) de modo que a mesma face 14 esteja voltada para a haste. Utilizando uma combinação de posições A e B, o artefato 10 pode ser girado de modo que cada face 12 possa estar voltada para a haste (exceto para a face fixada à mesa parcial 20). Isso irá permitir que cada furo 14 seja avaliado pela haste.

[030] O artefato 10 pode ser usado para caracterizar o crescimento térmico de uma máquina de CNC, tal como uma máquina com 5 eixos geométricos descritos acima. A caracterização pode ser usada para diversas finalidades, incluindo aceitação da máquina e/ou solução de problemas. Conforme descrito acima, os fornecedores de máquinas de CNC geralmente incluem mecanismos de compensação de temperatura com suas máquinas a fim de corrigir as mudanças de posição devido à expansão térmica. O processo de caracterização de crescimento térmico revelado pode permitir que um cliente ou cliente potencial avalie a precisão e a eficácia dos mecanismos de compensação de temperatura antes de aceitar a entrega final ou como um pré-requisito para pagamento final (por exemplo, aceitação da máquina). O processo de caracterização do crescimento térmico pode permitir também que os fabricantes de máquinas de CNC solucionem problemas de seus mecanismos de compensação térmica sob condições na vida real e em uma variedade de situações.

[031] O processo de caracterização de crescimento térmico (TGC) pode incluir geralmente uma rotina de sondagem e de ciclo seco, que pode formar um ciclo de teste. A sonda pode ser inserida na haste, substituindo a ferramenta. A rotina de sondagem pode incluir sondar um ou mais furos (ou outros aspectos de localização) de um artefato para determinar a localização do centro do furo (por exemplo, coordenadas X e Y) e/ou a profundidade do furo (por exemplo, coordenada Z). As posições que não as do centro do furo podem ser usadas também, tal como superior/inferior ou laterais. A localização pode ser uma localização relativa entre o furo e a máquina de CNC (por exemplo, a haste e sonda). Ao girar a mesa parcial, por exemplo, ajustando as posições A e B descritas acima, o artefato pode ser girado de modo que cada face seja exposta à sonda (exceto a face fixada à mesa parcial). Enquanto cada face do artefato estiver voltada para a sonda, um, uma parte ou todos os furos naquela face podem ser sondadas para determinar a posição do centro do furo e/ou a profundidade. O artefato pode então ser girado de modo que uma face diferente seja exposta à sonda e as medições podem ser tomadas novamente. Esse processo pode ser continuado até que cada face e cada furo tenham sido sondados. Se uma rotina de sondagem mais curta for desejada, algumas faces e/ou furos podem ser puladas na rotina de sondagem. Além disso, o número de faces e/ou de furos sondados pode permanecer o mesmo para cada ciclo ou a rotina de sondagem pode ser mudada de ciclo para ciclo. Por exemplo, uma rotina inteira de sondagem pode ser realizada para o primeiro ciclo de teste e o último ciclo de teste, porém, uma rotina de sondagem mais curta poderia ser realizada para algum ou todos os ciclos de teste intermediários a fim de reduzir o tempo total do processo de TGC.

[032] A rotina de sondagem pode ser realizada com os mecanismos de compensação térmica da máquina de CNC (TC) ligados ou desligados. Em pelo menos uma realização, a rotina de sondagem é realizada uma vez com a compensação térmica desligada e depois novamente com a compensação térmica ligada (ou vice-versa). Executando a rotina de sondagem com TC ligado e desligado pode fornecer percepção adicional sobre a eficácia e/ou precisão da compensação térmica. Durante a rotina de sondagem, a compensação térmica pode ser ligada ou desligada em qualquer intervalo. Por exemplo, todos os furos sendo sondados podem ser medidos com o TC desligado e depois a rotina de sondagem pode ser executada novamente com o TC ligado. Alternativamente, o TC pode ser desligado e ligado durante a sondagem de cada face ou a sondagem de cada furo. Por exemplo, os furos da face superior (por exemplo, T1 e T2) podem ser sondados com o TC desligado e depois sondados novamente com o TC ligado antes de girar o artefato de modo que uma face diferente seja exposta à sonda.

[033] Após (ou antes de) a rotina de sondagem, um ciclo seco pode ser realizado pela máquina de CNC. Um ciclo seco pode incluir alguma ou todas as rotinas normais realizadas por uma máquina de CNC quando se usina uma peça de trabalho. Além dos processos de usinagem básicos, tal como girar a haste e mover a mesa parcial, outros processos que ocorrem durante uma operação de usinagem podem ser incluídos também no ciclo seco. Por exemplo, o ciclo seco pode incluir mudanças de ferramentas, alimentações rápidas, indexação de A/B, velocidade/alimentações, ou outros processos. Consequentemente, o ciclo seco pode simular algumas ou todas as operações que poderiam ocorrer normalmente dentro do centro de máquinas de CNC, porém sem uma ferramenta instalada ou uma peça de trabalho real.

[034] Antes do primeiro ciclo de teste, uma calibragem de sonda ou procedimento de precisão pode ser realizada. Em uma realização, um teste de calibre R e R pode ser realizado antes dos ciclos de teste. Os testes de calibre R e R (repetibilidade e reprodutibilidade) são conhecidos daqueles com habilidade comum na técnica e não serão explicados em detalhes. Em suma, os testes de calibre R e R medem o nível de variabilidade causado pelo próprio sistema de medição e o compara à variabilidade total observada, a fim de determinar a viabilidade do sistema de medição. A repetibilidade é relativa à variação nas medidas tomadas por uma pessoa/instrumento particular no mesmo alvo e sob as mesmas condições. A reprodutibilidade é relativa à variação causada quando os diferentes operadores ou instrumentos medem o mesmo alvo. O nível de repetibilidade e de reprodutibilidade exigido para passar no teste de calibre R e R pode variar de clientes para clientes (ou de fornecedor para fornecedor, etc.). Por exemplo, alguns processos podem exigir um R e R de até 5%, até 10%, até 15%, ou outros. A calibragem da sonda ou o procedimento de precisão (por exemplo, calibre R e R) pode ser realizado em uma única posição de artefato, tal como A=90 e B=0, ou ela pode ser realizada em múltiplas posições de artefato.

[035] Em pelo menos uma realização, o processo de TGC pode ser iniciado a partir de uma partida fria. Uma partida fria pode incluir iniciar a máquina após ela ter sido desligada por tempo suficiente para resfriar em condições ambientes (por exemplo, temperatura). Dependendo no tipo, tamanho, condições ambientes da máquina e de outros fatores, o tempo de desligamento exigido para atingir condições ambientes pode variar. Em geral, deixar que a máquina permaneça parada por um período de 24 horas irá permitir que a mesma atinja temperatura ambiente, no entanto, ela pode levar 12, 10, 8, 6 horas ou menos. O processo de TGC pode ser realizado em qualquer temperatura ambiente em que a máquina possa encontrar durante a sua operação. Consequentemente, em pelo menos uma realização, nenhum gabinete (por exemplo, barraca) é posicionado ao redor da máquina e nenhum aquecimento ou resfriamento externo é realizado (fora de sistemas de HVAC de construção típicos). No entanto, em outra realização, a temperatura ambiente pode ser controlada dentro de uma determinada faixa. Por exemplo, a temperatura ambiente pode ser controlada para entre 20 a 30 °C, ou qualquer subfaixa na mesma, tal como 24±2 °C. Em geral, a preparação suficiente para o processo de TGC pode incluir configurar uma máquina de CNC de manhã ou à tarde, deixando-a aclimatar, e realizando uma partida fria na manhã seguinte.

[036] Começar o processo de TGC a partir de uma partida fria pode permitir que os componentes de máquinas de CNC experimentem uma faixa mais ampla de temperaturas. Por exemplo, os componentes da máquina de CNC irão iniciar em temperatura ambiente e podem atingir uma temperatura de estado estável durante o processo de TGC. Isso pode permitir que o processo de TGC analise mais pontos de dados de temperatura e de posição de sonda do que se o processo fosse iniciado em uma máquina aquecida. Embora possa haver vantagens para iniciar com uma partida fria, o processo de TGC pode ser iniciado a partir de uma partida não fria (por exemplo, máquina acima da temperatura ambiente).

[037] Após a máquina de CNC ter iniciado e a calibragem da sonda opcional ou procedimento de precisão ter sido concluído, o primeiro ciclo de teste pode ser realizado. Conforme descrito acima, o ciclo de teste pode incluir uma rotina de sondagem seguida por um ciclo seco (ou vice-versa). Durante a rotina de sondagem, alguns ou todos os furos no artefato podem ser medidos quanto às suas coordenadas de centro de furo (por exemplo, X, Y e Z) ou qualquer outra posição de referência adequada. A localização do centro do furo (ou outro ponto de referência) pode ser relevante para a máquina de CNC (por exemplo, para a haste e sonda). Em uma realização, a rotina de sondagem durante o primeiro ciclo pode estabelecer uma localização de referência para cada furo que corresponde à localização programada ou pretendida entre o furo e a máquina de CNC. Em outra realização, a localização de referência para cada furo pode ser conhecida e armazenada em memória antes do primeiro ciclo de teste (por exemplo, a partir de uma rotina de sondagem prévia). Durante os ciclos de teste subsequentes, as localizações relativas de cada furo podem ser comparadas à localização de referência para aquele furo para determinar um desvio a partir da localização de referência. A rotina de sondagem pode incluir medições com a compensação térmica desligada e ligada, conforme descrito acima. Cada face e furo podem ser sondados, ou um número representativo ou estatisticamente suficiente pode ser sondado. Os dados de medição da sonda são gravados e armazenados para cada ciclo.

[038] Após a rotina de sondagem estar concluída, um ciclo seco pode ser realizado pela máquina de CNC. O ciclo seco pode incluir qualquer ou todas as etapas programadas para uma operação de usinagem de CNC (por exemplo, uma operação de moagem ou de perfuração), no entanto, a ferramenta e a peça de trabalho não estão incluídas durante o ciclo seco. O ciclo seco pode incluir operações tal como mudanças de ferramenta, alimentações rápidas, indexação de A/B, velocidade/alimentações, ou outros processos. Portanto, o ciclo seco simula de maneira precisa uma operação de usinagem de CNC real, que resulta em mudanças de temperatura precisas dentro da máquina. Os sensores de temperatura dentro da máquina, por exemplo, fixados à base da máquina, um acessório, o artefato, a haste ou acessório da haste e motor, fusos atuadores, mesa parcial, moentes, coluna de máquina, leito, etc., pode medir, gravar, e armazenar dados de temperatura durante o ciclo de teste. Os dados de temperatura podem ser medidos e gravados em intervalos fixos ao longo do ciclo de teste (manualmente ou programado), no início e término do ciclo de teste, de maneira contínua ao longo do ciclo de teste, ou de acordo com qualquer outro algoritmo adequado. Os sensores de temperatura usados para gravar os dados de temperatura durante o ciclo de teste podem ser os mesmos sensores usados pelos mecanismos de compensação de temperatura de máquina de CNC ou eles podem ser sensores adicionais adicionados à máquina para o processo de TGC (ou uma combinação dos dois).

[039] A extensão do ciclo seco pode variar com base no tipo de máquina de CNC e no tipo de operação de usinagem sendo simulada. Em uma realização, o ciclo seco tem uma extensão de 5 a 60 minutos, ou qualquer subfaixa dele. Por exemplo, o ciclo seco pode durar de 10 a 50 minutos, de 15 a 45 minutos, ou de 15 a 30 minutos. No final do ciclo seco, o ciclo de teste pode ser concluído. Os dados de temperatura podem ser então analisados para determinar se os ciclos de teste adicionais devem ser realizados. Em pelo menos uma realização, se a diferença entre a temperatura máxima e a temperatura mínima durante um determinado período de tempo for menor do que um valor predeterminado, então, nenhum ciclo de teste é realizado. Se a diferença de temperatura exceder o valor predeterminado, então, outro ciclo de teste (por exemplo, rotina de sondagem e ciclo seco) será realizado.

[040] O valor predeterminado e o período de tempo podem variar com base no tipo de máquina de CNC e no tipo de operação de usinagem sendo simulada. Em uma realização, o valor predeterminado é a partir de 0,5 até 5° C, ou qualquer subfaixa dele. Por exemplo, o valor predeterminado pode ser a partir de 0,5 até 4° C, de 0,5 até 3,0 °C, ou de 0,5 até 2,0 °C, incluindo 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, ou 4,0° C. Em uma realização, o período de tempo pode ser a partir de 0,25 até 2 horas, ou qualquer subfaixa dele. Por exemplo, o período de tempo pode ser de 0,5 horas, 1 hora, ou de 1,5 horas. O período de tempo durante o qual a diferença de temperatura é determinada pode ser uma janela de tempo móvel. Por exemplo, se o período de tempo for de uma hora, então para cada leitura de temperatura a temperatura no momento da leitura pode ser comparada à temperatura uma hora antes da leitura. Alternativamente, as diferenças de temperatura poderiam ser comparadas em intervalos regulares. Por exemplo, a cada hora após o início do primeiro ciclo (por exemplo, se iniciado às 09:00 h, depois checado às 10:00 h, às 11:00 h, ao meio-dia, às 13:00 h, etc.).

[041] Em pelo menos uma realização, um tempo mínimo pode ser definido para o processo de TGC. Ao realizar o processo de TGC para pelo menos uma determinada quantidade de tempo pode garantir que a máquina de CNC atingiu ou está aproximadamente a ou perto de um estado estável de temperatura. Ele pode permitir também pelo menos um determinado número de rotinas de sondagem e de ciclos secos a serem realizados a fim de gerar dados suficientes para análise. Em uma realização, o tempo de execução mínimo para o processo de TGC pode ser pelo menos de uma hora, por exemplo, pelo menos 1, 2, 3 ou 4 horas. Consequentemente, se o processo de TGC estiver sendo executado por menos do que o tempo de execução mínimo e a diferença de temperatura após um ciclo seco for abaixo do valor predeterminado, o processo de TGC não irá encerrar. Em vez disso, ciclos de teste adicionais podem ser realizados até que o tempo de execução mínimo seja atingido. Se o processo de TGC estiver sendo executado pelo tempo de execução mínimo e a diferença de temperatura estiver abaixo do valor predeterminado, o processo de TGC pode ser encerrado sem realizar ciclos de teste adicionais. Se a diferença de temperatura estiver acima do valor predeterminado, então o tempo de execução mínimo pode não ter efeito sobre o processo de TGC.

[042] Em pelo menos uma realização, um tempo máximo pode ser definido para o processo de TGC. O tempo máximo pode ser definido de modo que o processo de TGC possa ser realizado em um único dia, que pode permitir que um cliente potencial determine a aceitação da máquina no mesmo dia como o processo de TGC. O tempo máximo pode também impedir que o processo de TGC seja executado após o tempo de fechamento da instalação na qual o processo de TGC está sendo realizado, de modo que nenhuma supervisão humana adicional seja necessária. Além disso, um tempo máximo pode ser configurado que corresponde a uma extensão de tempo após a qual a temperatura de estado estável da máquina de CNC teria sido alcançada. As máquinas de CNC geralmente não irão continuar a aumentar a temperatura indefinidamente a menos que exista algum problema ou disfunção. O tempo máximo pode servir portanto para descontinuar o processo de TGC de modo que a fonte do problema possa ser apurado e tratado. Em uma realização, o tempo de execução máxima para o processo de TGC pode ser menor ou igual a 24 horas. Por exemplo, o tempo de execução máxima pode ser menor ou igual a 18 horas, 12 horas, 8 horas ou 6 horas. Consequentemente, se o tempo de execução do processo de TGC alcançar ou exceder o tempo máximo, o processo de TGC pode ser parado, mesmo se a diferença de temperatura exceder o valor predeterminado. Se o tempo de execução do processo de TGC for menor do que o tempo máximo, então os ciclos de teste adicionais podem ser realizados (se a diferença de temperatura for acima do valor predeterminado).

[043] Os tempos máximos e mínimos para o processo de TGC pode variar dependendo de múltiplos fatores, incluindo o tipo de máquina de CNC, a rotina de sondagem e os tempos de ciclo seco, a temperatura ambiente, o tipo e o número de operações realizado durante o ciclo seco, ou outros. Consequentemente, os tempos mínimos e máximos podem variar a partir daqueles descritos acima. Ademais, os tempos mínimos e máximos podem ser omitidos para o processo de TGC. Por exemplo, se for desejável realizar o processo de TGC o mais rápido possível, o requisito de tempo mínimo pode ser removido de modo que o processo seja encerrado tão logo o requisito de diferença de temperatura seja alcançado. Similarmente, se for desejável realizar um processo de TGC extremamente cuidadoso e questões de tempo e de máquina potencial não forem uma preocupação, o requisito de tempo máximo pode ser removido de modo que o processo de TGC continua indefinidamente até que o requisito de diferença de temperatura seja alcançado ou o processo seja encerrado manualmente.

[044] Com referência à Figura 5, um fluxograma do processo de TGC 100 é mostrado, de acordo com uma realização. Na etapa 102, o processo de TGC é iniciado. Na etapa 104, a máquina de CNC é iniciada fria em temperatura ambiente e um teste de calibre R e R é realizado na sonda. Se os resultados do teste de calibre R e R forem aceitos, um ciclo de teste é realizado na etapa 106. O ciclo de teste inclui uma etapa de sondagem 108 e uma etapa de ciclo seco 110. Durante o primeiro ciclo de teste, a etapa de sondagem 108 pode estabelecer uma localização de referência para cada furo, conforme descrito acima. Durante os ciclos de teste subsequentes, a etapa de sondagem 108 pode medir a localização de cada furo, que pode ser relativo à máquina de CNC. O desvio de cada localização do furo a partir da localização de referência pode ser calculado também. Os dados de localização, de desvio e de temperatura podem ser gravados e armazenados durante cada ciclo de teste 106.

[045] Após o ciclo de teste, um cálculo da diferença de temperatura é feito na etapa 112. Se a diferença entre a temperatura máxima e a temperatura mínima for maior do que 1 °C durante a última hora (isto é, Tmáx - Tmín é menor do que 1 °C durante a última hora), então é determinado que a temperatura não está em ou está perto de um estado estável. Se a diferença de temperatura não for menor do que 1 °C durante a última hora, então na etapa 114 o tempo de execução do processo de TGC é comparado ao tempo de execução máximo de 8 horas. Se o processo de TGC não estiver sendo executado por 8 horas ou mais, outro ciclo de teste é executado na etapa 106. Se o processo de TGC estiver sendo executado por 8 horas ou mais, ciclos de teste adicionais não são realizados e um segundo teste de calibre R e R é realizado na sonda na etapa 118.

[046] Se o cálculo da diferença de temperatura na etapa 112 determinar que a diferença entre a temperatura máxima e a temperatura mínima é menor do que 1 °C durante a última hora (isto é, Tmáx-Tmín é menor do que 1 °C durante a última hora), então é determinado que a temperatura está na ou está próxima a um estado estável. Se a diferença de temperatura for menor do que 1 °C durante a última hora, então, na etapa 116, o tempo de execução do processo de TGC é comparado com o tempo de execução mínimo de 3 horas. Se o processo de TGC não estiver sendo executado por 3 horas, outro ciclo de teste é executado na etapa 106. Se o processo de TGC estiver sendo executado por 3 horas, ciclos de teste adicionais não são realizados e um segundo teste de calibre R e R é realizado na sonda na etapa 118. Após o segundo teste de calibre R e R, o processo de TGC é encerrado na etapa 120.

[047] O processo de TGC 100 mostrado na Figura 5 é um exemplo de um processo de TGC e não é limitativo quanto ao processo de caracterização de crescimento térmico revelado. Conforme descrito acima, os parâmetros tais como o tempo mínimo, tempo máximo, e diferença de temperatura, e período de tempo de diferença de temperatura podem variar dependendo na máquina de CNC, o tipo e a extensão da rotina de sondagem e o ciclo seco, e outros fatores. Ademais, nem todas as etapas no processo 100 podem ser necessárias, conforme descrito acima. Por exemplo, os requisitos de tempo mínimo e/ou máximo podem ser removidos. Além disso, o teste de calibre R e R pode ser substituído por um teste de precisão ou de calibragem de sonda diferente, ou ele pode ser removido como um todo.

[048] Seguindo um processo de TGC, os dados de temperatura, localização e de desvio podem ser recuperados e analisados. Os dados podem ser usados para determinar se os mecanismos de compensação térmica da máquina de CNC estão funcionando adequadamente. Dependendo do usuário, do cliente ou do fornecedor, a quantidade de desvio que pé aceitável a partir da posição relativa de referência/pretendida da sonda pode diferir. Para aplicações em que tolerâncias muito apertadas são necessárias, o desvio aceitável pode ser pequeno. No entanto, se tolerâncias apertadas não forem necessárias, então o desvio aceitável pode ser relativamente alto. Ademais, o desvio aceitável poderá mudar dependendo de qual eixo geométrico estiver sendo analisado. Por exemplo, para algumas aplicações o desvio do eixo geométrico Z pode não ser tão importante quanto os desvios dos eixos geométricos X e Y (ou vice-versa). Em uma realização, o desvio aceitável em qualquer ou em todas as direções pode estar dentro de 1 até 50 μm, ou qualquer subfaixa dele, tal como de 5 até 30 μm, de 5 até 25 μm, de 5 até 15 μm, ou cerca de 10 μm.

[049] Os dados de desvio adquiridos podem ser usados para analisar a eficácia dos mecanismos de compensação térmica da máquina, para solucionar problemas daqueles mecanismos, para tomar uma decisão de aceitação de compra ou de máquina, ou qualquer outra finalidade. Se a compensação térmica funcionar de maneira eficaz para os requisitos de desvio, então, um cliente pode aceitar a entrega final da máquina, pagamento completo, ou de alguma maneira finalizar um acordo de aquisição. Um fornecedor de máquina pode usar o processo de TGC para fazer controle de qualidade de suas máquinas e de seus mecanismos de compensação. Se for concluído que os mecanismos de compensação térmica não funcionam bem o suficiente em um ou mais eixos geométricos, então um cliente pode recusar a entrega final ou pagamento ou pode exigir que o fornecedor faça os ajustes necessários para alcançar os requisitos de desvio. Um fornecedor de máquina pode usar também um processo de TGC que falhou para solucionar problemas com os seus mecanismos de compensação térmica. Por exemplo, os cálculos usados nos algoritmos de compensação térmica podem ser imprecisos ou os mecanismos de controle de temperatura (por exemplo, sistemas de resfriamento, ventiladores, etc.) podem não estar funcionando adequadamente.

[050] Os dados de temperatura adquiridos durante o processo de caracterização de crescimento térmico podem ser também valorosos na avaliação da eficácia dos mecanismos de compensação térmica ou de solução de problemas. Por exemplo, se o processo de TGC for executado durante o máximo de tempo de execução permitido, ele pode ser uma indicação de que alguma coisa está errada com a máquina. Em geral, as máquinas de CNC irão atingir temperaturas de estado relativamente estável dentro de 6 a 10 horas. Portanto, se a máquina funcionar por 8 horas e a temperatura ainda estiver subindo, então pode haver um problema com a máquina. Para máquinas que realmente atingem uma temperatura de estado relativamente estável, os dados de temperatura mostram o quão rápido ocorre o estado estável e quais temperaturas os diversos componentes de máquina experimentam.

[051] A fim de prover um contexto adicional para diversos aspectos da presente revelação, a seguinte discussão é destinada a fornecer uma descrição breve, geral de um ambiente de computação adequado no qual os diversos aspectos da revelação podem ser implantados. Embora uma ou mais realizações da revelação se refiram ao contexto geral de instruções executáveis por computador que podem ser executadas em um ou mais computadores, aqueles com habilidade na técnica irão reconhecer que o objeto pode ser também implantado em combinação com outros módulos de programas e/ou como uma combinação de hardware e de software.

[052] Geralmente, os módulos de programas incluem rotinas, programas, componentes, estruturas de dados, etc., que realizam tarefas particulares ou implantam tipos de dados abstratos particulares. Ademais, aqueles com habilidade na técnica irão apreciar que aspectos dos métodos inventivos podem ser praticados com outras configurações de sistemas de computador, incluindo sistemas de computador de processador único ou de multiprocessador, minicomputadores, computadores mainframe, bem como computadores pessoais, dispositivos de computação sem fio portáteis, eletrônicos de consumidor programáveis ou com base em microprocessador, e similares, cada um dos quais pode ser operativamente acoplado a um ou mais dispositivos associados. Aspectos da revelação podem ser também praticados em ambientes de computação distribuídos em que as diversas tarefas são realizadas por dispositivos de processamento remoto que são vinculados através de uma rede de comunicações. Em um ambiente de computação distribuído, módulos de programa podem ser localizados tanto em dispositivos de armazenamento de memória local quanto remota.

[053] Os métodos e processos revelados podem ser realizados por um computador ou computadores, que podem ser parte de uma máquina de CNC (ou de alguma maneira em comunicação com a máquina). Alternativamente, dados podem ser gerados pela máquina de CNC e transferidos para um computador que não esteja em comunicação com a máquina de CNC. Com referência à Figura 6, é mostrado um esquema simplificado de um sistema de computador 200 que pode ser usado para realizar as funções reveladas. O sistema de computador pode incluir um controlador 202, tal como um processador ou microprocessador. O mesmo pode incluir adicionalmente a memória 204 e a RAM 206. O computador pode ter uma entrada 208, tal como um mouse, teclado, ou outra interface, e uma saída 210, tal como um vídeo. O sistema de computador pode receber informações a partir da máquina de CNC 212, tal como informações de tempo, temperatura, posição, desvio e outras informações, conforme descrito acima.

[054] O sistema de computador 200 é um esquema simplificado, e é reconhecido que o(s) computador(es) pode(m) incluir qualquer número de microprocessadores, circuitos integrados, dispositivos de memória (por exemplo, FLASH, memória de acesso aleatório (RAM), memória de leitura somente (ROM), memória de leitura eletricamente programável (EPROM), memória de leitura eletricamente apagável e programável (EEPROM) ou outras variantes adequadas desses) e software que coatuam entre si para realizar operação(ões) reveladas aqui. Além disso, qualquer um ou mais dos computadores podem ser configurados para executar como programa de computador que esteja incorporado em um meio legível de computador não transitório que é programado para realizar qualquer número de funções conforme revelado. Em geral, memória persistente (não transitória) pode incluir qualquer forma de memória que mantém dados quando um computador ou outro dispositivo está sem energia. Esses incluem, mas não estão limitados a, HDDs, CDs, DVDs, fitas magnéticas, drives de estado sólido, drives de USB portáteis e qualquer outra forma adequada de memória persistente.

[055] Um ambiente exemplificativo para implantar diversos aspectos da presente revelação pode incluir um computador que inclui uma unidade de processamento, uma memória de sistema e um bus de sistema. O bus de sistema acopla componentes de sistema incluindo, mas não limitado à, memória de sistema à unidade de processamento. A unidade de processamento pode ser qualquer um dos diversos processadores disponíveis comercialmente. Microprocessadores duplos e outras arquiteturas de multiprocessador podem ser empregados como a unidade de processamento.

[056] O bus de sistema pode ser qualquer um de diversos tipos de estruturas de bus que podem ainda interconectar a um bus de memória (com ou sem controlador de memória), um bus periférico, e um bus local utilizando qualquer uma das variedades de arquiteturas de bus disponíveis comercialmente. A memória de sistema pode incluir memória de leitura somente (ROM) e/ou memória de acesso aleatório (RAM). Um sistema básico de entrada/saída (BIOS) é armazenado em uma memória não volátil tal como ROM, EPROM, EEPROM, cujo BIOS contém as rotinas básicas que ajudam a transferir informações entre elementos dentro do computador, tal como durante a iniciação. A RAM pode incluir também uma RAM de alta velocidade tal como RAM estática para dados de cache.

[057] Uma série de módulos de programas pode ser armazenada nos drives e na RAM, incluindo um sistema operacional, um ou mais programas de aplicação, outros módulos de programa e dados de programa. Todo ou partes do sistema operacional, aplicações, módulos, e/ou dados podem ser também cache na RAM. É observado que o objeto da presente revelação pode ser implantado com diversos sistemas operacionais disponíveis comercialmente ou combinações de sistemas operacionais.

[058] O computador pode operar em um ambiente de rede utilizando conexões lógicas via comunicações com fio e/ou sem fio com um ou mais computadores remotos. O(s) computador(es) remoto(s) podem ser uma estação de trabalho, um computador servidor, um roteador, um computador pessoal, um computador portátil, um assistente digital pessoal, um dispositivo celular, um aparelho de entretenimento com base em microprocessador, um dispositivo de par ou outro nó de rede comum, e pode incluir muitos ou todos os elementos descritos relativos ao computador. As conexões lógicas retratadas incluem conectividade com fio/sem fio com uma rede de área local (LAN) e/ou redes maiores, por exemplo, uma rede de área ampla (WAN). Ditos ambientes de rede LAN e WAN são comuns em escritórios, e empresas, e facilitam as redes de computador largas de empresas, tal como intranets, todas as quais podem conectar uma rede de comunicação global tal como a Internet. EXEMPLOS

[059] Com referência às Figuras 7 a 10, os exemplos de dados de temperatura e de desvio coletados utilizando os processos de TGC revelados são mostrados. A Figura 7 mostra dados de temperatura a partir de sensores fixados ao leito e haste da máquina de CNC. Conforme visto no gráfico, a temperatura da haste se eleva rapidamente a partir da iniciação fria antes de aumentar em uma taxa mais gradual. Em comparação, a temperatura do leito tem uma elevação de temperatura mais gradual a partir da iniciação fria. Dependendo do tempo de execução mínimo, da diferença de temperatura, e do período de tempo de diferença de temperatura, um processo de caracterização de crescimento térmico que tem os dados de temperatura na Figura 7 poderiam continuar a realizar ciclos de teste adicionais, ou poderia ser parado devido à desaceleração da elevação da temperatura.

[060] As Figuras 8 e 9 mostram dados de teste para dois furos em um artefato, furo 1 (B1) e furo 2 (B2). Os furos foram perfurados nas direções X, Y e Z sem e com a compensação térmica da máquina de CNC (“woc” e “wc”, respectivamente). O desvio linear aceitável para esses testes foi de 10 μm, com compensação térmica ligada. Conforme mostrado nas Figuras 8 e 9, os desvios de Y e Z dos dois furos permanecem dentro de 10 μm a partir de sua posição de iniciação/referência com compensação térmica ligada. O desvio Y permanece dentro de 10 μm mesmo com a compensação térmica desligada e o desvio Z chega muito perto do limite de 10 μm com compensação térmica desligada perto do final do teste. Em comparação, no entanto, o desvio X dos dois furos excede significativamente ao limite de 10 μm aceitável com a compensação térmica desligada e com ela ligada. Consequentemente, o processo de TGC detectou que a compensação térmica do eixo geométrico X não está funcionando de maneira eficaz.

[061] A Figura 10 mostra os dados de teste para o desvio X de seis furos (F1, F2, L1, L2, R1, R2) em um artefato. Os dados de teste foram tomados seguindo uma correção ao mecanismo de compensação térmica de uma máquina de CNC que deixou de satisfazer um requisito de aceitação de 10 μm na direção X (tal como mostrado nas Figuras 7 e 8). Após o mecanismo de compensação térmica ter sido corrigido, outro processo de TGC foi realizado em seis furos com a compensação térmica ligada para determinar se as correções foram suficientes. Os dados para o desvio do eixo geométrico X de cada furo são mostrados, com o deslocamento de dados tendo uma posição de iniciação uniforme. Conforme mostrado pelo gráfico, cada um dos desvios do eixo geométrico X está bem dentro do limite de 10 μm. De fato, cada furo está dentro de 5 μm da posição de referência.

[062] Embora realizações exemplificativas sejam descritas acima, não é pretendido que essas realizações descrevam todas as formas possíveis da invenção. Em vez disso, as palavras usadas no relatório descritivo são palavras de descrição em vez de limitação, e deve-se entender que diversas mudanças podem ser feitas sem se afastar do espírito nem do escopo da invenção. Adicionalmente, os aspectos de diversas realizações implantadas podem ser combinados para formar realizações adicionais da invenção.

Claims

1. MÉTODO DE CARACTERIZAÇÃO DE CRESCIMENTO TÉRMICO DE MÁQUINAS CNC, caracterizado por compreender: montar um artefato (10) que tem um furo preexistente (14) sobre uma máquina de CNC que inclui uma haste e uma sonda e um mecanismo de compensação térmica; operar a máquina de CNC; determinar, através de um controlador, uma primeira localização do furo (14) do artefato (10) relativa à haste e sonda da máquina de CNC em uma temperatura T1; determinar, através do controlador, uma segunda localização do furo (14) do artefato (10) relativa à haste e sonda da máquina de CNC em uma temperatura T2, que é maior do que T1, quando o mecanismo de compensação térmica é desativado enquanto a máquina de CNC continua a operar e uma terceira localização do furo (14) do artefato (10) relativa à haste e sonda, quando o mecanismo de compensação térmica é ativado enquanto a máquina de CNC continua a operar; calcular, através do controlador, um primeiro desvio da segunda localização a partir da primeira localização e um segundo desvio da terceira localização a partir da primeira localização, para determinar uma estabilidade térmica da máquina de CNC; e corrigir, através do controlador, o mecanismo de compensação térmica quando os primeiro e segundo desvios estão cada um fora de um desvio aceitável.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado pela etapa de operar incluir aumentar a temperatura da máquina CNC.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente medir uma temperatura em uma ou mais localizações na máquina de CNC.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo artefato (10) incluir pelo menos dois furos (14) e as etapas de determinar serem realizadas em cada um dos pelo menos dois furos.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela etapa de calcular ser realizada em cada um dos pelos menos dois furos.

6. MÉTODO DE CARACTERIZAÇÃO DE CRESCIMENTO TÉRMICO DE MÁQUINAS CNC, caracterizado por compreender: montar um artefato que tem um furo preexistente (14) em uma máquina de CNC que inclui uma haste e uma sonda e um mecanismo de compensação térmica; realizar um ciclo de teste da máquina CNC que inclui: sondar o furo (14) de artefato (10) para determinar a primeira localização relativa à haste e sonda da máquina de CNC; sondar o furo (14) de artefato (10) para determinar uma segunda localização relativa à haste e sonda quando o mecanismo de compensação térmica é desativado, e uma terceira localização relativa à haste e sonda quando o mecanismo de compensação térmica é ativado; e realizar um ciclo seco da máquina de CNC que inclui um ou mais processos de máquinas de CNC; e calcular, através do controlador, um primeiro desvio da segunda localização a partir da primeira localização e um segundo desvio da terceira localização a partir da primeira localização entre o furo e a máquina de CNC; e corrigir, através do controlador, o mecanismo de compensação térmica quando os primeiro e segundo desvios estão cada um fora de um desvio aceitável.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender adicionalmente repetir o ciclo de teste uma ou mais vezes e realizar a etapa de cálculo para cada ciclo de teste.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por compreender adicionalmente monitorar uma temperatura de pelo menos uma localização na máquina de CNC e comparar uma temperatura de pelo menos uma localização em um segundo tempo, t2, com uma temperatura em um primeiro tempo, t1.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por se uma diferença entre uma temperatura em t2 e uma temperatura em t1 for maior do que um valor predeterminado então um ciclo de teste adicional é realizado.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelos ciclos de testes serem repetidos por pelo menos um tempo mínimo e por até um tempo máximo, independentemente de uma diferença entre as temperaturas em t2 e t1.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por um ciclo seco incluir um processo de perfuração ou de moagem.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por um ciclo seco incluir adicionalmente uma mudança de ferramenta.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por um valor predeterminado ser a partir de 0,5 até 5,0 °C.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela máquina de CNC estar a uma temperatura ambiente antes de um primeiro ciclo de teste.

15. MEIO DE ARMAZENAMENTO NÃO TRANSITÓRIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR, caracterizado por armazenar instruções para avaliar a eficácia de um mecanismo de compensação térmica da máquina de CNC que, quando executado por um computador, faz com que o computador realize a seguinte função: receber informações a partir de uma máquina de CNC que inclui uma haste e uma sonda e um mecanismo de compensação térmica com relação a uma primeira localização de um furo de artefato relativo à haste e sonda da máquina de CNC em uma temperatura T1, uma segunda localização do furo do artefato relativo à haste e sonda da máquina de CNC em uma temperatura T2, que é maior do que T1 quando o mecanismo de compensação térmica é desativado durante a operação da máquina de CNC, e uma terceira localização do furo (14) do artefato (10) relativa à haste e sonda, quando o mecanismo de compensação térmica é ativado enquanto a máquina de CNC continua a operar; e calcular um primeiro desvio da segunda localização a partir da primeira localização e um segundo desvio da terceira localização a partir da primeira localização para determinar a eficácia do mecanismo de compensação térmica da máquina de CNC; e corrigir o mecanismo de compensação térmica quando os primeiro e segundo desvios estão cada um fora de um desvio aceitável.

16. MEIO DE ARMAZENAMENTO NÃO TRANSITÓRIO LEGÍVEL DE POR COMPUTADOR, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelas instruções, quando executadas por um computador, fazerem com que o computador realize a seguinte função adicional: operar a máquina de CNC para aumentar a temperatura de T1 até T2.

17. MEIO DE ARMAZENAMENTO NÃO TRANSITÓRIO LEGÍVEL DE POR COMPUTADOR, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelas instruções, quando executadas por um computador, fazerem com que o computador realize a seguinte função adicional: medir a temperatura em uma ou mais localizações na máquina de CNC.

18. MEIO DE ARMAZENAMENTO NÃO TRANSITÓRIO LEGÍVEL DE POR COMPUTADOR, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo desvio aceitável ser 10 μm.

19. MEIO DE ARMAZENAMENTO NÃO TRANSITÓRIO LEGÍVEL DE POR COMPUTADOR, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo desvio aceitável ser 5 μm.

20. MEIO DE ARMAZENAMENTO NÃO TRANSITÓRIO LEGÍVEL DE POR COMPUTADOR, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelas instruções, quando executadas por um computador, fazerem com que o computador realize a seguinte função adicional: monitorar uma temperatura de pelo menos uma localização na máquina de CNC e comparar uma temperatura de pelo menos uma localização em uma segunda vez, t2, com uma temperatura em uma primeira vez, t1.