奈米趋势传感器 提升机床精度

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。