Люди, занятые в обрабатывающей промышленности, часто испытывают сильное желание выиграть с точки зрения точности, как будто достичь точности обработки на уровне мкм- легко. Но на самом деле высокоточная-обработка — это сложная техническая область. Многие люди даже не понимают здравого смысла влияния температуры на точность, но говорят о точности, что действительно расстраивает! Далее эта статья предоставит вам более полную научно-популярную информацию.
ЧАСТЬ 1. Базовый здравый смысл: влияние изменений температуры на материалы. Всем известно, что материалы обычно обладают характеристиками теплового расширения и сжатия. В процессе прецизионной обработки нельзя игнорировать проблему температуры! Разницу температур можно назвать «врагом» точности. Если к этому ключевому фактору не относиться серьезно, как мы можем говорить о точности? В конце концов, большинство машин изготовлены из стали и чугуна, форма и длина которых меняется в зависимости от комнатной температуры и тепла, выделяемого самой машиной. Удельная величина деформации материала вследствие теплового расширения и сжатия зависит от собственных характеристик материала и диапазона изменения температуры. Ниже представлена таблица коэффициентов расширения стали и меди. Если взять в качестве примера сталь, то ее линейное расширение проявляется в изменении 12 мкм на метр длины при изменении температуры на 1 градус. Коэффициент расширения стали показан на рисунке ниже:
Например: если длина заготовки составляет 200 мм, а температура изменяется на 10 градусов, значение расширения составляет 0,02 мм. Коэффициент расширения меди показан на рисунке ниже:
Например: когда длина электрода составляет 200 мм, а температура изменяется на 10 градусов, значение расширения составляет 0,05 мм. ЧАСТЬ 2. Температура вызывает ошибки обнаружения. Если заготовка, прибор и датчик, используемые для обнаружения, изготовлены из разных материалов и не имеют стандартной температуры (20 градусов) во время обнаружения, то отклонение от стандартной температуры станет важным фактором ошибки обнаружения. Ошибка обнаружения, вызванная температурой
Например, если взять в качестве примера обнаружение, если стальной блок длиной 100 мм нагревается от температуры ладони и его температура повышается на 4 градуса, его длина изменится на 4,6 мкм. Кроме того, при измерении деталей высокой-прецизионной точности должны быть доступны методы измерения более высокой-точности. Если показатель точности самого измерительного прибора или оборудования невысок, как можно добиться высокой-точности измерений? ЧАСТЬ 3 Важная концепция обработки: сохранение термической стабильности. В качестве примера возьмем стальную деталь размером 100x30x20 мм. Когда температура упадет с 25 до 20 градусов, его размер изменится: при 25 градусах размер увеличивается на 6 мкм, а когда температура падает до 20 градусов, размер увеличивается всего на 0,12 мкм. Это процесс термостабилизации. Даже если температура быстро падает, для поддержания стабильной точности требуется определенное время. Как правило, чем больше объект, тем больше времени требуется для восстановления стабильной точности при изменении температуры.
Некоторые заводы, не имеющие опыта точной обработки, часто связывают причину нестабильной точности с проблемами точности оборудования при выполнении точной обработки. Опытные заводы знают, что обращать внимание на тепловой баланс между температурой окружающей среды и станками — это элементарный здравый смысл. Они понимают, что даже если станок обладает высокой точностью, стабильность точности обработки может быть гарантирована только в стабильной температурной среде и состоянии теплового баланса.
Поддержание термической стабильности — важная концепция, которую необходимо глубоко понимать в точной механической обработке. Некоторые люди могут запутаться в том, следует ли поддерживать температуру на уровне 20 или 23 градусов. Фактически, ключевым моментом является поддержание стабильного целевого значения температуры. Теоретически температура обычно должна составлять 20 градусов, но в реальных мастерских температура обычно контролируется на уровне 22–23 градусов, при условии, что колебания температуры строго контролируются. ЧАСТЬ 4 Правильно понимать точность обработки и анализ. Вообще говоря, точность обработки можно разделить на точность и аккуратность. Благодаря рисунку ниже мы можем получить более интуитивное понимание. Прецизионность (Прецизионность) Прецизионность означает воспроизводимость и согласованность результатов, полученных при использовании одного и того же запасного образца для повторных измерений. Иногда высокая точность не означает высокую точность. Например, три результата, полученные при измерении стандартной длины 1 мм, составляют 1,051 мм, 1,053 мм и 1,052 мм соответственно. Хотя точность этого набора данных высока, он не является точным. Точность (Accuracy) Точность относится к степени близости результата измерения к истинному значению. Когда точность измерения высока, это означает, что ошибка системы мала и отклонение среднего значения измеренных данных от истинного значения невелико, но не ясна дискретность данных, то есть размер случайной ошибки. Взаимосвязь между прецизионностью, точностью и температурой обычно тесно связана с прецизионностью и точностью. Если точность обрабатываемых деталей высока, но точность недостаточна, возможно, температура в цехе незначительно колеблется, но сильно отклоняется от стандартной температуры; если детали имеют высокую точность, но низкую точность, вполне вероятно, что температура в цеху сильно колеблется, что приводит к большой дискретности точности; если детали не являются ни точными, ни точными, это означает, что температура в цеху сильно отклоняется от стандартных требований к температуре и контролю. ЧАСТЬ 5 Забытый предварительный нагрев станка При использовании прецизионных станков с ЧПУ для высокоточной обработки на заводе у вас, возможно, случался такой опыт: каждое утро, когда станок включается для обработки, точность обработки первого изделия часто бывает неудовлетворительной; первые партии деталей, поступивших на обработку после длительного отпуска, часто имеют нестабильную точность, а вероятность отказа очень велика при выполнении высокоточной обработки, особенно с точки зрения точности позиционирования. Станок может обеспечить стабильность точности обработки только в стабильной температурной среде и состоянии теплового равновесия. Когда высокоточная-механическая обработка выполняется сразу после включения станка, предварительный нагрев станка является основным здравым смыслом для точной обработки. Точность обработки сильно меняется, когда станок останавливается на длительное время и когда он находится в тепловом равновесии. Это связано с тем, что температура шпинделя и каждой движущейся оси станка с ЧПУ будет относительно стабильной на определенном уровне после работы в течение определенного периода времени, а по мере увеличения времени обработки термическая точность станка с ЧПУ будет постепенно стабилизироваться, что полностью демонстрирует необходимость предварительного нагрева шпинделя и движущихся частей перед обработкой. Однако многие заводы игнорируют подготовительную часть «разминки» станков или даже ничего о ней не знают. Если станок простаивал более нескольких дней, перед высокоточной-прецизионной обработкой рекомендуется выполнить предварительный нагрев более 30 минут; если время простоя составляет всего несколько часов, прогрейте в течение 5–10 минут. Во время предварительного нагрева станку можно разрешить участвовать в повторяющемся перемещении оси обработки, и лучше всего выполнять много-осную связь, например перемещение оси XYZ из нижнего левого угла системы координат в верхний правый угол и многократное перемещение по диагонали. В реальной работе на станке может быть написана макропрограмма, позволяющая станку автоматически и многократно выполнять действия по предварительному нагреву. Когда станок полностью предварительно нагрет, его можно приступить к производству высокоточной обработки, при этом можно получить стабильную и постоянную точность обработки.
