奈米趋势传感器 提升机床精度

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在精密切削加工的场合,如何在运转中量测主轴的伸长量,进而补偿及控制主轴的位置,使被加工物表面的长时间加工位置有一致性,是未来工作母机及主轴的重要课题。

CNC工作母机使用主轴作切削动作时,主轴运转时的膨胀伸长会造成表面切削精度变化,主要原因有二:运转时随着RPM升高而引起的离心力影响,会使刀把向下伸长,另一个原因则为运转时温度上升引起的热膨胀。总括而言,主轴运转的伸长量是由离心力的影响加上温度的时间差所造成的。

在现场实际切削加工时,不同的刀把及不同的RPM所引起的离心力不同,主轴伸长量也因此而不同;同时,当刀具接触到工件时,不同的切削力会相对抵消离心力影响,因此主轴的伸长量不是一个常数,含有「相对」因素在内。过去有人尝试使用温度传感器做主轴伸长量补偿,但效果一直不彰,无法切实掌握及收敛问题,原因即在此。

奈米趋势公司表示,德国Micro-Epsilon主轴位移膨胀传感器,是专门针对此问题而设计,小的体积(10×12×4.5mm)可置放于主轴内,内建位移距离传感器及温度传感器,可于主轴运转中作动态量测,所得的数据提供控制器作补偿加工,进而达到μm的控制精度。在国外,装置此一传感器的主轴有Smart Spindle之称。

台湾进口的高速度主轴中,瑞士IBAG高速主轴正全力推广具有此功能的主轴,而台湾机床厂及主轴厂商中,亦有许多厂商相当看好及重视此一功能性;据了解,匠泽机械及新虎将机械已把此一功能列入选配。

德国Micro-Epsilon同时亦有雷射传感器及软件程序包,可在主轴鼻端下方作非接触动态量测,由外部求得的伸长量和内部位移传感器的位移讯号作比对,可帮助机床业者在导入位移感测时的便利性,进而提升机床精度。

 
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