BRPI0708412A2

BRPI0708412A2 - método e aparelho para uma correção de deslocamento para uma mãquina ferramenta

Info

Publication number: BRPI0708412A2
Application number: BRPI0708412-9A
Authority: BR
Inventors: Jean-Philippe Besuchet; Erwin Degen
Original assignee: Mikron Agie Charmilles Ag
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2011-05-31
Also published as: ATE437725T1; RU2008139210A; JP2009528173A; DE602007001787D1; JP5113086B2; CN101394969B; PL1989019T3; EP1989019A1; CN101394969A; US20090037017A1; US8666534B2; EP1989019B1; ES2328646T3; WO2007098917A1

Abstract

MéTODO E APARELHO PARA UMA CORREçãO DE DESLOCAMENTO PARA UMA MáQUINA FERRAMENTA A presente invenção refere-se a uma máquina para usinar uma peça com pelo menos uma ferramenta rotativa ou giratória, tendo um parafuso de cabeça redonda, que é girada por um mancal fixo e flutuante ao passo que a máquina tem um dispositivo (4) para medir o comprimento da extensão do parafuso de cabeça redonda (1). Outrossim, a invenção trata de um método para medir e compensar um deslocamento térmico de acordo com pelo menos uma das reivindicações precedentes compreendendo as etapas de: detectar o comprimento U do eixo geométrico do parafuso de cabeça redonda (1), detectar comprimento I~ 2~ do eixo geométrico do parafuso de cabeça redonda (1), calcular a diferença <30>1 do comprimento l~ 2~ do eixo geométrico estendido e o comprimento de referência I~ 2~ do eixo geométrico e compensar o valor da diferença com o valor correto.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO EAPARELHO PARA UMA CORREÇÃO DE DESLOCAMENTO PARA UMAMÁQUINA FERRAMENTA".

A presente invenção refere-se a uma máquina para usinar umapeça com pelo menos uma ferramenta, tendo um parafuso de cabeça re-donda que é suportado por um mancai de fixação e flutuante.

Para a usinagem de precisão de obras, tal como para fresar, reti-ficar, máquinas EDM, tornos, etc., é necessário que uma mesa para as pe-ças sejam mantidas sobre uma porca sobre um parafuso de cabeça redondae seja posicionada com uma precisão equivalente à precisão desejada doresultado do trabalho. Via de regra, a posição da porca do parafuso de ca-beça redonda é suportada por um ou mais dispositivos posicionadores.

O documento US 6958588 B2 apresenta uma máquina para usi-nar uma peça com pelo menos uma ferramenta giratória ou rotativa tem umfuso com um eixo, a temperatura do qual é monitorada por intermédio depelo menos um sensor de temperatura. O sensor de temperatura é detecta-do de maneira isenta de contato. O sensor de preferência é um sensor sen-sível à radiação, que detecta a intensidade de radiação em temperatura. Naativação dos mecanismos de comando de posicionamento, a unidade decontrole da máquina leva em conta as expansões por temperatura do eixoque resultam das variações de temperatura no eixo. Os mecanismos de co-mando de posicionamento servem para posicionar uma ferramenta conduzi-da pelo eixo, em relação à peça. Uma precisão de usinagem é assim alcan-çada que é independente da temperatura e variações de temperatura damáquina global, de variações de temperatura no lubrificante de refrigeração,e de variações de temperatura na ferramenta e no eixo, que podem todasser causadas pela energia convertida no local de usinagem.

No documento US 6456896B1 outro aparelho e um método paracorreção por deslocamento térmico são descritos para uma máquina-ferramenta. A posição de uma árvore alimentadora é monitorada, a veloci-dade de deslocamento média e a freqüência de deslocamento do arco daárvore de alimentação medida com cada unidade de tempo para correção deposição, e um valor de correção é determinado a partir da velocidade e fre-qüência de acordo com uma fórmula de aproximação e atualização. Um va-lor de correção de posição para uma posição comandada é determinado apartir deste valor de correção e a posição comandada é corrigida pelo valorde correção de posição. O valor de correção da posição para a posição co-mandada é determinado a partir deste valor de correção, e a posição co-mandada é corrigida por este valor de correção de posição. Uma vez que ovalor de correção é determinado de acordo com a fórmula de aproximação, acorreção de deslocamento térmico pode ser efetuada todas as vezes semexigir qualquer sensor. Quando o valor de correção se altera substancial-mente, o deslocamento térmico é medido por intermédio de um sensor e u-sado como o valor de correção, com isto a precisão é aperfeiçoada. A fre-qüência de medição por intermédio de sensores é reduzida, de forma que otempo de usinagem pode ser reduzido.

Baseado no acima, o requisito da invenção é criar um dispositivopara compensação do deslocamento termicamente causado para gerar umamelhor exatidão e uma melhor utilização aperfeiçoada do tempo de usina-gem de uma maneira simples sem qualquer complexidade.

A invenção resolve este problema pelo fato da máquina disporde um dispositivo isento de contato para medir a duração da extensão doparafuso de cabeça redonda.

Outrossim, a invenção é resolvida por um método para medir ecompensar um deslocamento térmico compreendendo as etapas de: detec-tar o comprimento efetivo do eixo geométrico do parafuso de cabeça redon-da, calcular a diferença ΔΙ do comprimento do eixo geométrico estendido eum comprimento de referência do eixo geométrico e compensar o valor dediferença com o valor correto.

Um sensor de deslocamento isento de contato é integrado naextremidade do parafuso de cabeça redonda para medir sua extensão emtempo real. Baseado no valor delta reportado por este sensor e a posiçãoefetiva do eixo geométrico, um valor de compensação é gerado ao longo dadireção do eixo geométrico. Este valor é combinado com a posição-alvo cal-culada pela unidade de controle. O presente esquema presume que na ex-tremidade do parafuso de cabeça redonda um mancai flutuante seja usadopara permitir que o parafuso de cabeça redonda se estenda além do mancaifixo.

Outrossim1 determinados dispositivos são disponíveis para inici-ar um método de calibração para a planaridade da superfície de medição.Devido ao posicionamento do sensor e das tolerâncias geométricas do para-fuso de cabeça redonda, o sensor tipicamente reporta valores diferentes ba-seado sobre a orientação do parafuso de cabeça redonda.

A questão de planaridade é compensada de maneira a evitarvalores errôneos de compensação de eixos geométricos. Esta compensaçãotem de ser ativa somente quando o parafuso de cabeça redonda não giramais rápido que um valor especificado. Com a velocidade mais rápida a me-diação natural que ocorre nos sensores de deriva aplainará os efeitos deausência da planicidade.

A seção de parafuso de cabeça redonda é dividida por um valorpredefinido de setores das mesmas dimensões cobrindo os 360° da seçãode medição. A cada setor é alocado um valor de compensação. Baseado naorientação circular do parafuso de cabeça redonda, o valor de compensaçãopara o correspondente setor deve ser usado para anular o valor retornadopelo sensor.

A compensação de extensão do parafuso de cabeça redonda éaplicável para qualquer eixo geométrico linear, por exemplo, os eixos geo-métricos X, Y e/ou Z em máquinas EDM de usinar, retificar ou em tornosmecânicos, etc. Apresenta-se abaixo a fórmula detalhada para calcular acompensação para X. A mesma fórmula é aplicável para quaisquer outroseixos geométricos:

<formula>formula see original document page 4</formula>

na qual

Xcomp é o valor de compensação a ser aplicado sobre o eixo ge-ométrico em μm

Xoutput é a posição de máquina efetiva sobre o eixo geométrico4

em mm.

Xcurpos é a distância entre a posição 0 do eixo geométrico e omancai fixo em mm.

Xscrewiength é o comprimento do parafuso com cabeça redonda emmm.

XsrewK é um ganho de extensão

Xscrewext é o valor medido no sensor de monitoração de deriva emμm.

Um exemplo de um dispositivo de acordo com a invenção é ilus-trado nos desenhos:

a figura 1a é um dispositivo com um comprimento de referênciado parafuso com cabeça redonda; e

a figura 2b é um dispositivo com um comprimento prolongado doparafuso com cabeça redonda.

O parafuso com cabeça redonda 1 acionado por um motor 9, éconectado com uma porca 6 conforme mostrado na figurai a e figura 1b.Uma mesa 10 com uma peça 11 é conectada com a porca 6. Existem duassedes de mancai 7, 8, cada uma das quais aloja um dispositivo de mancai 2,3. O dispositivo de mancai 3, por exemplo, é um mancai de rolamento quesuporta o parafuso de cabeça redonda 1 giravelmente, porém, sem estaraxialmente conectado. O dispositivo de mancai 2 é fixamente ligado com oparafuso de cabeça redonda 1.

Na extremidade 5 do parafuso de cabeça redonda está situadoum sensor isento de contato. Mede o comprimento do parafuso de cabeça redonda 1. Por exemplo, o sensor poderia ser um sensor do tipo indutivo,capacitivo, do tipo óptico, etc.

O comprimento de diferença ΔΙ mostra a extensão do parafusocom cabeça de bola 1 entre o comprimento de referência I1 eo comprimentoestendido 12.

O dispositivo descrito acima funciona como segue:Para medir a posição de referência o motor 9 que aciona o para-fuso de cabeça redonda 1, tem um codificador rotativo incrementai, que for-nece a base para calcular a posição linear da porca 6. Por outro lado o sen-sor 4 mede isento de contato a extensão do parafuso com cabeça redonda1, que é, por exemplo, alongada pela temperatura, causada pelo movimentode eixo geométrico de longa duração.

Ambos os resultados, a posição medida pelo codificador rotativoincrementai e a extensão do parafuso de cabeça redonda 1 medida pelosensor 4, são alimentados a uma unidade de controle. A unidade de controlecalcula o valor em um método linear, subordinado à posição da porca.

A extensão próxima à extremidade 5 é maior que a extensãopróxima ao motor 9.

Em uma etapa seguinte a unidade de controle gera um sinal pa-ra o motor 9 para ajustar a posição correta da porca 6.

Claims

1. Máquina para usinar uma peça com pelo menos uma ferra-menta, tendo um parafuso de cabeça redonda, que é sustentado por ummancai fixo e um mancai flutuante, caracterizada pelo fato de que a máqui-na tem um dispositivo (4) para medir a extensão do parafuso de cabeça re-donda.

2. Máquina de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelofato de que o dispositivo (4) é um sensor indutivo, capacitivo ou óptico (4).

3. Máquina de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadapelo fato de que o mancai fixo (2) não permite qualquer deslocamento axial àarmação da máquina e o mancai flutuante (3) permite um deslocamento axi-al à armação da máquina.

4. Máquina de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracteri-zada pelo fato de que o sistema de medição (4) está disposto na extremida-de (5) do parafuso de cabeça redonda (1).

5. Método para medir e compensar um deslocamento térmico depelo menos uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deque compreende as etapas de:• detectar o comprimento efetivo Ii do parafuso de cabeça re-donda (1) por um dispositivo rotativo incrementai no motor (9);.• detectar o comprimento estendido I2 do parafuso de cabeçaredonda (1) pelo sensor (4).• calcular a diferença ΔΙ do comprimento efetivo h do parafuso decabeça redonda (1) e o comprimento estendido I2 do parafuso de cabeçaredonda (1).• compensar o valor da diferença para o valor correto pelo motor (9).

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelofato de que o comprimento estendido do eixo geométrico do parafuso de ca-beça redonda é baseado na fórmula:Xcomp= ((Xeomp + Xorgoff)/Xscrewlengt) * XserewK * Xserewxtonde:Xcomp é o valor de compensação a ser aplicado sobre o eixo ge-ométrico em pmXcurpos é a posição de máquina efetiva sobre o eixo geométricoem mm.Xorgoft é a distância entre a posição O do eixo geométrico e omancai fixo em mm.Xscrewiength é o comprimento do parafuso com cabeça de bola emmm.XsrewK é um ganho de extensãoXscrewext é o valor medido no sensor de monitoração de deriva em