[发明专利]加工恒温控制系统及其利用方法

说明书

本发明公开一种加工恒温控制系统及其利用方法，该加工恒温控制系统包含感测单元、处理单元及冷却单元；感测单元用以感测工件的温度分布状况；处理单元与感测单元耦接，用以处理温度分布状况并求出位于工件的高热点位置；冷却单元包括喷头及多个叶片，喷头供冷却流体输出，多个叶片的角度可调整地设置于喷头，多个叶片与处理单元耦接，由处理单元控制多个叶片的角度，使冷却流体朝向高热点位置输出。

技术领域

本发明涉及一种加工恒温控制系统及其利用方法，尤其是涉及一种利用温度计算方法来侦测工具机加工时，工件因刀具高速切削而产生的高温，通过此温度计算所得到的温度信号来调整冷却流体的出风口方向、流量及温度对加工工件的高热区域进行热交换以降低热误差的加工恒温控制系统及其利用方法。

背景技术

一般而言，影响工具机精度的因素包括：机械本身的静态几何误差与动态热误差、切削时的刀具磨耗与工件热变形、以及外在工作环境的变异。其中，根据研究，工具机加工时的误差有40％至70％是由热变形所造成，因此，工具机热行为表现的优劣程度，可视为衡量精度与稳定度的重要指标；若热行为表现具有重现性与稳定性，表示可长时间维持良好加工品质；反之，若工具机的热行为模式变异过大，工具机结构因热产生变形或弯曲，造成刀具端变位或变形，致使切削后加工物件无法达到几何精度与表面纹路的要求，将严重影响加工产品品质。

最常使用的方法为使用冷却液体(例如冷却油)来进行刀具及工件之间的热交换，其流程为，冷却液体经泵输送至油冷却机做冷却后直接到结构体做冷却，而冷却完的冷却油自然回流至油箱循环，上述使用冷却液体热交换的方式虽然简单，然由于冷却点无法控制，因此只能依照加工者的经验做冷却位置的调整，其最大的缺点为无法有效进行工件切削热交换，且结构体的温度会随着冷却油的变化而不稳定导致结构温升变形，而其他缺点尚包括：无法针对高热区的切削热源有效移除；无切削热的工件区域会因冷却流体过度冷却而造成本体收缩；经热交换后的冷却液体温升而影响结构体温差导致热误差产生；切削液体有使用寿命问题，须定期更换，成本高等。

此外，也可利用红外线温度侦测，其是利用红外线的特性量测物体温度，但由于红外线量到的温度为相对温度而且是物体表面所散发出来的辐射热能量，若未搭配适当的温度计算单元，所量测的温度误差值将无法达到预期。另外，目前市售产品的红外线测温仪只能显示温度数值，尚无法对温度信号进行后处理。

因此，一种利用温度计算方法来侦测工具机加工时，工件因刀具高速切削而产生的高温，通过此温度计算所得到的温度信号来调整冷却流体的出风口方向、流量及温度对加工工件的高热区域进行热交换，以降低热误差的「加工恒温控制系统及利用其的方法」，便是相关技术领域着重的目标。

发明内容

在一实施例中，本发明提出一种加工恒温控制系统，其包含：

一感测单元，用以感测一工件的温度分布状况；

一处理单元，与感测单元耦接，用以处理温度分布状况并求出一位于工件的一高热点位置；以及

至少一冷却单元，其包括：

一喷头，供冷却流体输出；

多个叶片，其角度可调整地设置于喷头，多个叶片与处理单元耦接，由处理单元控制多个叶片的角度，使冷却流体输出朝向高热点位置。

在另一实施例中，本发明提出一种加工恒温控制方法，其包含：

由一感测单元感测一工件的温度分布状况；

由一处理单元处理该温度分布状况并求出一位于该工件的高热点位置；以及

由该处理单元调整至少一冷却单元的叶片的角度，使冷却流体朝向该高热点位置输出。

附图说明

图1为本发明的加工恒温控制系统的架构示意图；