Люди, занимающиеся механической обработкой, не желают признавать поражение, когда дело касается точности. Иногда кажется, что некоторые люди считают точность обработки в 1 микрон пустяком, когда говорят об этом. Однако на самом деле высокоточная механическая обработка — это техническая тема, к которой необходимо подходить строго. Целью этой статьи является предоставление всем более полных знаний о высокоточной механической обработке.
01
Базовый здравый смысл: влияние изменений температуры на материалы
Как мы все знаем, на материалы влияет тепловое расширение и сжатие. При точной обработке нельзя игнорировать вопросы температуры! Разница температур является врагом точности. Если мы не уделяем внимания ключевому вопросу температуры, как мы можем подробно обсуждать точность? Поскольку большинство машин изготовлены из стали и чугуна, они меняют форму и длину под воздействием комнатной температуры и тепла, выделяемого самой машиной.
картина
Степень теплового расширения и сжатия материала зависит от типа материала и величины изменения температуры. Ниже представлена таблица коэффициентов расширения стали и меди. Если взять в качестве примера сталь, ее линейное расширение приведет к изменению 12 мкм на метр при изменении температуры на 1 градус. Глубокое понимание этих данных имеет решающее значение для обеспечения стабильности точной обработки.
Коэффициент расширения стали показан на рисунке ниже:
картина
Пример:
Длина заготовки: 200 мм.
Изменение температуры: 10 градусов
Значение расширения: 0. 02 мм
Коэффициент расширения меди показан на рисунке ниже:
картина
Пример:
Длина электрода: 200 мм
Изменение температуры: 10 градусов
Величина расширения: 0,05 мм.
02
Ошибка обнаружения, вызванная температурой
Когда детали, инструменты контроля и датчики изготовлены из разных материалов и не находятся в стандартных температурных условиях во время контроля, отклонения от стандартной температуры (20 градусов) всегда будут ключевым фактором, приводящим к ошибкам контроля.
картина
Ошибка обнаружения из-за температуры
Например, нагрев стального блока длиной 100 мм на 4 градуса, например, на температуру ладони, приведет к изменению его длины на 4,6 мкм.
Стоит отметить, что при измерении высокоточных деталей необходимо иметь измерительные инструменты повышенной точности. Если стандарт точности самого средства измерений или оборудования невысок, откуда берутся высокоточные результаты измерений?
картина
03
Важная концепция обработки: сохранение термической стабильности.
Сталь: 100 х 30 х 20 мм.
Изменение размера при падении температуры с 25 градусов до 20 градусов: При 25 градусах размер увеличивается на 6 мкм. Когда температура падает до 20 градусов, размер увеличивается всего на 0,12 мкм. Это термически стабильный процесс, даже если температура быстро падает. Для поддержания точности все равно требуется длительный период времени. Более крупным объектам требуется больше времени для восстановления точности и стабильности при изменении температуры.
картина
На заводах, не имеющих опыта точной обработки, в нестабильной точности часто винят точность оборудования при выполнении точной обработки. Напротив, заводы, имеющие опыт точной обработки, знают, что это самое базовое понимание. Они понимают, что тепловой баланс между температурой окружающей среды и станков имеет решающее значение для поддержания стабильной точности обработки. Эти опытные заводы четко понимают, что даже при использовании высокоточных станков стабильной точности обработки можно добиться только путем поддержания стабильной температурной среды и теплового баланса.
картина
Поддержание термической стабильности является незаменимым и важным понятием в точной механической обработке. У некоторых людей могут возникнуть сомнения относительно того, следует ли поддерживать температуру на уровне 20 или 23 градусов. Однако наиболее важным является обеспечение стабильности целевого значения. Хотя теоретические книги обычно рекомендуют 20 градусов, на реальных семинарах часто выбирают между 22-23 степенью. Основное внимание уделяется строгому контролю колебаний температуры.
04
Правильное понимание точности обработки и анализа.
Вообще говоря, точность обработки можно разделить на прецизионность и прецизионность. Изображение ниже является наглядной иллюстрацией.
картина
Точность
Это относится к воспроизводимости и согласованности результатов, полученных в результате повторных измерений с использованием одного и того же запасного образца. Высокая точность возможна, но это не означает, что результаты точны. Например, три результата, полученные при использовании длины 1 мм, составляют 1,051 мм, 1,053 и 1,052. Несмотря на высокую точность, они неточны.
Точность
Относится к близости между полученными результатами измерений и истинным значением. Высокая точность измерений означает, что ошибка системы мала, когда среднее значение измеренных данных меньше отклоняется от истинного значения, но когда данные разбросаны, то есть размер случайной ошибки неясен.
Взаимосвязь между прецизионностью, точностью и температурой
Вообще говоря, если обработанные детали более точны, но неточны, это может быть связано с тем, что температура в цеху колеблется в небольшом диапазоне, но существует большое отклонение от стандартной температуры. Таким образом, размер полученных деталей относительно постоянен, но имеется большое отклонение от целевого размера. Напротив, если детали более точные, но не точные, это может быть связано с тем, что температура в цеху значительно колеблется по сравнению со стандартной температурой, в результате чего размер детали кажется дискретным. распределение; и если деталь не является ни точной, ни аккуратной, это может указывать на то, что температура в цеху сильно отклоняется от стандартной температуры и сильно колеблется.
05
Забытый прогрев станка
Заводы используют прецизионные станки с ЧПУ для высокоточной обработки. Был ли у вас когда-нибудь такой опыт: когда станок каждое утро включается для обработки, точность обработки первой детали зачастую трудно достичь идеального уровня; когда станок включается после длительного отпуска для обработки первой партии деталей, точность часто бывает низкой. Риск отказа особенно велик во время стабильной и высокоточной обработки, особенно когда речь идет о сохранении точности позиционирования.
Только в стабильной температурной среде и тепловом балансе станки могут обеспечить стабильную точность обработки. В ситуациях, когда требуется высокоточная механическая обработка и производство сразу после запуска, предварительный нагрев станка является самым простым здравым смыслом при прецизионной обработке.
картина
Потому что температура шпинделя и каждой оси движения станка с ЧПУ будет относительно поддерживаться на определенном фиксированном уровне после работы в течение определенного периода времени. В то же время по мере прохождения обработки термическая точность станков с ЧПУ постепенно становится стабильной. Поэтому перед выполнением высокоточной обработки очень необходим предварительный нагрев шпинделя и движущихся частей.
Однако многие заводы часто игнорируют или не понимают подготовительное звено «разминки» станков. При простое станка более нескольких дней рекомендуется проводить предварительный нагрев более 30 минут перед высокоточной обработкой; если станок простаивает всего несколько часов, перед высокоточной обработкой также рекомендуется выполнить предварительный нагрев в течение 5-10 минут.
В процессе предварительного нагрева задействован станок, участвующий в многократном перемещении оси обработки. Лучше всего осуществлять многоосную связь. Например, пусть ось XYZ переместится из нижнего левого угла в верхний правый угол системы координат и несколько раз переместится по диагонали. Этого процесса можно добиться, написав макропрограмму на станке.
После того, как станок полностью прогрет, его можно приступить к высокоточной обработке с полной мощностью, и вы получите стабильную и постоянную точность обработки.
