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工具機溫升熱補償解決方案 2024.03.14

工具機溫升熱補償解決方案
24小時全天維持加工精度
 
簡介
 
隨著工具機業者不斷朝向低成本、高精度、高速化及技術提升方向前進，使得工具機在加工過程中溫升速度提升，溫升造成之變形與誤差影響機台的精度也會相對明顯，尤其工具機加工過程的熱誤差問題佔影響成品問題高達40~70%，因此針對熱變形所造成之誤差進行補償是當今工具機加工中非常重要的一部分。PMC長年針對工具機溫升熱變形問題進行研究，推展工具機溫升熱補償模組與技術服務，累計輔導超過50餘家廠商設備導入。近年，更投入AI運算分析預測工具機溫升所產生之熱變形，藉由提供全方位熱補償解決方案，協助客戶提升機台加工精度，強化產品製造競爭力。
 
 

一、第三代溫補卡
 
透過自行開發的「第三代溫補卡」搭配AI智慧模型，在主軸發生轉速變化或Ｘ、Ｙ軸進給行程中進行溫升熱時，讓控制器能直接進行精度補償，可維持機台經時熱補償精度，將熱誤差範圍控制在15μm以內，加工精度提升70%以上。此外，第三代溫補卡安裝容易，可讓工具機設備快速升級為智慧工具機設備。
 
 
  2002 第1代 初代問世，開啟智能化補償機能。  
  2008 第1.5代 增加穩定性及精度，具4軸補償。  
  2012 第2代 CPU高速運算，溫度測量範圍加大-15~75 °C   
  2022 第3代 接軌IoT以及AI應用，開創更多可能性。  
 
 
核心功能：
•高精度補償模型，保證熱變位在0.02mm內。
•可支援達8個溫度點同時部署於工具機上，強化補償精度。
•可同時補償6個軸向，每軸向可提供８組模型。
•平滑化補償技術，避免造成切削表面紋路或斷差。
 
應用模式：
•透過I/O與工具機通訊傳遞補償值。
•透過網路通訊串接SMB與工具機，傳遞補償值。
 
多款機種應用：
•立式／臥式綜合加工機
•龍門型加工機
•車床
•磨床
•五軸加工機
 
支援多款控制器：
•FANUC
•MITSUBISHI
•SIEMENS
•HEIDENHAIN
 
 
二、整機綜合溫升熱補償模組
 
目前業界一般普遍針對主軸端進行溫升熱補償，並未考慮同時工具機機座結構或進給軸的熱誤差影響，因此補償效果有限。此外，當熱補償模型因長年加工需進行校正時，均採用雷射等專用的量測設備來進行量測補償，量測時間長且成本高。為此，PMC發展之「整機綜合溫升熱補償模組」將透過開發一套新型的量測治具來同時量測主軸與進給軸的熱變形，來進行準確的熱補償，以進一步提升機台的效能與精度。客戶生產現場人員僅需透過回傳治具量測結果，即可進行設備熱補償模型之修正。
核心功能：
•透過整機綜合熱誤差補償量測治具，同時量測主軸旋轉，以及X、Y向進給軸向的熱誤差，實現雙軸向同動的量測。
•量測治具上設有位移計，藉由同時量測主軸刀把與工作檯上的測試棒位置，並透過數據分析，獲得同等於ISO 230-3的主軸測試棒相對於工作台的量測方式之準確結果。
•量測方式為依序量測進給軸上每個陣列式的測試棒位置，合成出準確的X、Y、Z三向熱變位數據。
•整機綜合溫升熱補償模組將應用工具機設備上之關鍵溫度點數據，透過AI溫升熱補償訓練模型預測工具機設備上原點飄移的X、Y、Z向，以及進給軸各分段的X、Y熱變位數值來整機熱變位補償。
 
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驗證技術發展部
黃韋倫 副理
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