CN106157721A - 机床的热位移修正训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机床的热位移修正训练装置，其具有虚拟机床、虚拟机床控制装置、以及虚拟机床显示装置，所述虚拟机床装置具有：精度降低模拟部，其模拟在所述虚拟机床装置中在运行过程中因热产生的加工精度降低；精度降低计算部，其求出精度降低量，该精度降低量表示通过所述精度降低模拟部模拟出的所述虚拟机床装置的加工精度降低，所述虚拟机床控制装置具有：精度修正部，其求出修正量，该修正量进行针对热位移的加工位置的修正；修正量调整部，其调整通过所述精度修正部求出的修正量，所述虚拟机床显示装置显示通过所述虚拟机床装置的所述精度降低计算部求出的精度降低量和通过虚拟机床控制装置的所述修正量调整部调整后的修正量。

Description

机床的热位移修正训练装置

技术领域

本发明涉及一种在计算机上模拟机床的精度修正方法及其调整方法的热位移修正训练装置。

背景技术

在使用机床进行工件加工时，由于来自构成机床的电动机、滚珠丝杠、工件加工部的发热、冷却油或冷却空气的冷却、以及外部气温的干扰，在机床的构造物中发生微小的位移(以下称为“热位移”)。由此在工件的加工位置中发生偏移，成为对加工精度造成大的影响的主要原因之一。作为该热位移的对策，具有预测加工时的发热量和结构物的变化量，修正加工位置的偏移的方法(以下称为“热位移修正”)。

另外，如上所述热位移受到外部气温、冷却油的影响而发生变化，即使相同的机械热位移量也会根据状况而不同。因此，即使在进行热位移修正时也要在加工后进行工件尺寸的实际测定，如果工件的加工精度不足，有时进行根据状况增减热位移修正量，缩小该热位移量与热位移修正量的差的操作(以下称为“热位移修正的调整”)。关于该热位移修正的调整，在日本特开2014-54700号公报中公开了作业者移动画面内的工件或工具的图像，由此能够视觉地进行调整的方法。

然而，作为现有技术的课题，举出以下的问题点。

一般来说热位移量及其修正量微小，因此修正的调整量也同样微小，即使调整修正量也很难视觉地判断是否进行了正确的调整。另外，在专利文献1公开的技术中，没有公开对是否正确进行了热位移修正的调整进行判定的方法。操作机床的作业者为了适当地执行热位移修正的调整，需要充分地训练热位移修正调整的操作。

另外，作业者为了学习热位移修正的使用方法，需要准备实际的机床来进行训练。但是，机床一般都价格昂贵，从经济方面来说难以准备机床用于热位移修正训练。另外，暂时停止使用实际用于工件加工的机床进行的工件加工来进行训练也可能会对其他的工序造成影响。

因此，在现实中作业者难以获得使用实际的机床进行热位移修正训练的机会。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种热位移修正训练装置，其能够不使用实际的机床地使作业者进行机床的热位移修正方法以及热位移修正的调整方法的训练。

然后，本发明的热位移修正训练装置在计算机上具有虚拟机床装置、虚拟地控制所述虚拟机床装置的虚拟机床控制装置、操作所述虚拟机床装置以及所述虚拟机床控制装置的虚拟机床操作装置、虚拟机床显示装置，所述热位移修正训练装置的特征为：所述虚拟机床装置具有：精度降低模拟部，其模拟在所述虚拟机床装置中在运行中因热而产生的加工精度降低；以及精度降低计算部，其求出精度降低量，该精度降低量表示通过所述精度降低模拟部模拟的所述虚拟机床装置的加工精度降低，所述虚拟机床控制装置具有：精度修正部，其求出进行针对热位移的加工位置的修正的修正量；以及修正量调整部，其调整通过所述精度修正部求出的修正量，所述虚拟机床显示装置显示通过所述虚拟机床装置的所述精度降低计算部求出的精度降低量和通过所述虚拟机床控制装置的所述修正量调整部调整后的修正量。

所述虚拟机床显示装置显示基于所述精度降低模拟部的所述虚拟机床装置的加工位置的变化和基于所述精度修正部的加工位置的变化中的至少任意一个。

在通过所述精度降低模拟部模拟精度降低时，可以预先设定由所述精度降低计算部求出的精度降低量以及由所述精度修正部求出的精度修正量中的至少一个。

所述虚拟机床显示装置可以显示所述虚拟机床装置。

通过本发明能够提供一种热位移修正训练装置，其能够不使用实际的机床地使作业者进行机床的热位移修正方法以及热位移修正的调整方法的训练。

附图说明

通过参照附图对以下的实施例进行说明，本发明的上述以及其它的目的、特征以及优点会变得更清楚。在这些图中：

图1是本发明的热位移修正训练装置的功能框图。

图2表示通过精度降低量和修正量的比较来执行热位移修正量的调整的处理的流程。

图3是本发明的热位移修正训练装置的一个例子的外观图。

具体实施方式

以下，通过附图说明本发明的实施方式。

图1是本发明的热位移修正训练装置的功能框图。准备不需要实际机床的与热位移修正有关的热位移修正训练装置19。机床的作业者使用热位移修正训练装置19来学习热位移修正的方法和热位移的调整方法。

热位移修正训练装置19在计算机18上具备虚拟机床控制装置10、虚拟机床装置13、虚拟机床显示装置14。

为了机床作业者的训练，热位移修正训练装置19的虚拟机床装置13计算机床的虚拟模型，并在虚拟机床显示装置14的监视器15上显示计算结果。虚拟机床控制装置10控制虚拟机床装置13的虚拟模型。在这里，在计算机18中除了个人计算机以外，还包括CNC(控制机床的数值控制装置)。

虚拟机床装置13具有：精度降低模拟部11，其在机床的任意部分施加任意的热量，计算由于该热的移动导致的温度分布的变化，并计算虚拟模型的热位移量来作为精度修正量；精度降低计算部12，其求出由此产生的加工精度降低。此外，关于所述精度降低模拟部11，也可以根据加工程序的动作指令来预测施加热的部位及其热量，并向虚拟模型赋予所述热量。

设为通过精度降低模拟部11模拟的加工精度降低量可以不一定与实际的机床中产生的精度降低量一致。施加的热量也有为负的情况，此时意味着冷却。

在虚拟机床控制装置10中具有：精度修正部8，其通过计算求出修正量，该修正量用于针对与实际的机床相同由于热位移导致的加工精度降低进行修正；修正量调整部9，其通过手动调整该修正量。另外，虚拟机床控制装置10与控制实际的机床的实际的数值控制装置相同，具备用于生成输出给虚拟机床装置13的控制指令的NC控制部6以及PLC部7。虚拟机床装置13根据来自机床控制装置10的控制指令驱动虚拟模型。

计算机18具备构造存储部16，为了在发生热位移时成为热位移前后比较的基准，构造存储部16存储在虚拟模型中没有发生热位移的状态的数据。并且，计算机18具备精度设定部17，其设定精度降低量和修正量的容许差分d。

其次，对热位移修正的训练的步骤进行说明。在虚拟机床装置13中，精度降低模拟部11向机床的虚拟模型的一部分、或者多个部位分别赋予热量，从而产生虚拟模型的热变形。即，对机床的任意的部分施加任意的热量，计算由于该热的移动导致的温度分布的变化，并计算虚拟模型的热位移量，模拟在虚拟机床装置13运行过程中因热产生的加工精度的降低。

精度降低计算部12求出由此产生的加工精度降低。此时，精度降低计算部12将精度降低模拟部11计算出的虚拟模型的热位移量与构造存储部16上保存的热变形发生前的虚拟模型的状态进行比较，将其差分作为表示虚拟机床装置13的工件加工位置的位移量的精度降低量来进行存储。

另一方面，在虚拟机床控制装置10中利用精度修正部8来进行针对热位移的加工位置的修正(在此，将进行修正的量称为修正量)。所述的修正量可以是任意设定的修正量，也可以是通过与实际的机床相同的精度修正方法计算出的修正量。但是，设精度修正部8求出的修正量并非必须与上述的精度降低量(在精度降低计算部12中存储的精度降低量)一致。

在虚拟机床控制装置10的精度修正部8计算修正量后，将在精度降低计算部12中存储的精度降低量、所述修正量(通过精度修正部8计算出的修正量)以及他们的差分显示在计算机18的虚拟机床显示装置14的监视器15上。作为作业员的训练者能够根据该结果判断是否对精度降低进行了足够的修正。

如果在所述精度降低量和所述修正量之间的差分足够小，不需要使用虚拟机床控制装置10的修正量调整部9的情况下，结束调整。反之，在所述精度降低量和所述修正量之间的差分大，判断为需要进行调整的情况下，作为作业员的训练者进行修正量的调整(参考图2)。此外，可以在调整后求出调整后的修正量与所述精度降低量之间的差分，并在监视器的画面上显示所述差分在调整前后怎样地变化(参考图3)。

在此，通过图2对通过精度降低量和修正量之间的比较来执行热位移修正量调整的处理的流程进行说明。另外，图3是本发明的热位移修正训练装置的一个例子的外观图。

[步骤sa01]计算在时间t＝T的虚拟机床的精度降低量x(T)(通过虚拟机床装置13的精度降低计算部12的计算来求出精度降低量)。

[步骤sa02]计算在相同时间t＝T的修正量y(T)(通过虚拟机床控制装置10的精度修正部8的计算来求出)。

[步骤sa03]决定精度降低量x(T)与修正量y(T)的容许差分d(即，从精度设定部17读入预先设定的允许差分d)。

[步骤sa04]判断精度降低量x(T)与修正量y(T)的差分的绝对值是否在允许差分d以下，在为以下时结束处理，不在以下时向步骤sa05转移。

[步骤sa05]进行修正量的调整，结束处理。通过虚拟机床控制装置10的修正量调整部9手动进行修正量的调整。手动调整可通过图1的表示为虚拟机床操作装置5的至少一个单元来进行。能够使用鼠标1、键盘2、触摸板3、或者实际的机床操作盘4。

在上述训练时，可在修正量的调整中使用机床的操作盘4。操作盘4可以是在计算机18内准备的虚拟操作盘，也可以是与计算机18相连接的实际的机床的操作盘。另外，也可以将鼠标1和键盘2、触摸板3作为机床操作装置来使用。

另外，在上述训练时，使用在监视器15上显示的机床的虚拟模型来显示没有热变形的情况和发生了热变形时的各个立体构造，能够视觉地确认由于热发生了怎样的位移。另外，机床的热变形一般微小，因此在监视器上显示的机床的虚拟模型中，对热变形量施加一定的倍率，使虚拟模型的变形的程度比实际大来在监视器上显示。因此，有时对训练者容易理解地提示机械的热变形以及加工坐标的热位移的情况。

也可以事先在热位移修正训练装置19的精度设定部17设定精度降低量(通过精度降低计算部12计算出的量)以及修正量(通过精度修正部8计算出的量)中的至少一方。因此，还可以节省精度降低量或修正量的计算所需要的时间。虚拟机床控制装置10除了是在计算机18内准备的装置以外，还可以使用与计算机18不同的装置。

根据本发明的实施方式，具有以下的效果。

能够不准备训练用机床，对热位移进行精度修正部的调整训练。

训练者根据调整前后的精度降低量与修正量的差分的变化，能够确认调整的成果，并可以学习修正的调整方法。

通过调整的训练，能够减少热位移修正中的调整错误。

通过使用机床的操作盘进行调整，能够在接近实际的机床的状态下进行修正的调整训练。

通过增大由于热位移导致的机床的变形的程度，并在监视器上进行提示，训练者可以容易地理解热位移以及修正的影响。

通过使用事先设定的精度降低量和修正量，能够不进行加工程序和赋予的热量的设定，简单地进行修正的调整训练。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限于上述实施方式的例子，通过施加适当的变更能够以其他方式来进行实施。

Claims (4)

1.一种热位移修正训练装置，其在计算机上具有虚拟机床装置、虚拟地控制所述虚拟机床装置的虚拟机床控制装置、操作所述虚拟机床装置以及所述虚拟机床控制装置的虚拟机床操作装置、虚拟机床显示装置，所述热位移修正训练装置的特征在于，

所述虚拟机床装置具有：

精度降低模拟部，其模拟在所述虚拟机床装置中在运行中因热而产生的加工精度降低；以及

精度降低计算部，其求出精度降低量，该精度降低量表示通过所述精度降低模拟部模拟的所述虚拟机床装置的加工精度降低，

所述虚拟机床控制装置具有：

精度修正部，其求出进行针对热位移的加工位置的修正的修正量；以及

修正量调整部，其调整通过所述精度修正部求出的修正量，

所述虚拟机床显示装置显示通过所述虚拟机床装置的所述精度降低计算部求出的精度降低量和通过所述虚拟机床控制装置的所述修正量调整部调整后的修正量。

2.根据权利要求1所述的热位移修正训练装置，其特征在于，

所述虚拟机床显示装置显示基于所述精度降低模拟部的所述虚拟机床装置的加工位置的变化和基于所述精度修正部的加工位置的变化中的至少任意一个。

3.根据权利要求1或2所述的热位移修正训练装置，其特征在于，

在通过所述精度降低模拟部模拟精度降低时，预先设定由所述精度降低计算部求出的精度降低量以及由所述精度修正部求出的精度修正量中的至少一个。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的热位移修正训练装置，其特征在于，

所述虚拟机床显示装置显示所述虚拟机床装置。