可提升机床加工精度的主轴膨胀位移传感器

    在精密切削加工场合，如何测量运转中主轴的伸长量，进而补偿及控制主轴位置，使被加工工件表面的加工位置长时间保持一致性，是未来机床及主轴的需要解决的重要课题。
    CNC机床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的变化，主要原因有二：一是运转时随着RPM升高而引起的离心力影响，会使刀柄向下伸长；另一个原因则是运转时温度上升引起的热膨胀。总之，主轴运转时的伸长量是由离心力的影响加上温度的变化所造成的。
    在生产现场实际切削加工时，不同的刀柄及不同的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的影响，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对主轴伸长量进行补偿，但效果一直不明显，无法切实掌握及解决问题，原因即在于此。
    纳米趋势公司表示，德国Micro-Epsilon主轴膨胀位移传感器是针对此问题而专门设计开发的。该传感器的体积很小（10mm×12mm×4.5mm）,可安装在主轴内，内置的位移距离传感器及温度传感器可在主轴运转中进行动态测量，获得的测量数据可提供给控制器进行加工补偿，进而达到微米级的控制精度。在国外，安装了这种传感器的主轴被称为“聪明主轴（Smart Spindle）”。
    台湾进口的高速主轴中，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该功能；据了解，匠泽机械及新虎将机械已把该功能列入选配项目。
    德国Micro-Epsilon传感器同时配备了激光传感器及软件程序包，可在主轴鼻端下方进行非接触动态测量，并将由外部求得的伸长量与内部位移传感器的位移讯号进行比对，可帮助机床业者在导入位移传感测量时的便利性，进而提升机床加工精度。