1. 基本常識:溫度變化對材料的影響
材料熱脹冷縮的具體量,取決於材料及溫度的變化值。下面為大家提供了鋼和銅的膨脹係數表,比如,鋼材直線膨脹為長度每米在溫度變化1°C 時會產生12μm 的變化。
鋼的膨脹係數如下圖所示:
舉例:
工件長度:200 mm
溫度變化:10℃
膨脹值:0. 02 mm
銅的膨脹係數如下圖所示:
舉例:
電極長度:200 mm 溫度變化:10℃ 膨脹值:0.05 mm
02. 溫度導致的檢測誤差
因溫度產生的檢測誤差
比如,將一個100mm長的鋼製塊規加熱4C,例如用手心溫度加熱,它便會出現4.6μm的長度變化。
另外,值得一提的是,在測量高精度零件的時候,前提是要有更高精度的測量手段。如果本身的測量儀器或者設備精度指標就不高,你的高精度從哪裡來?
03. 重要的加工理念:維持熱穩定
鋼件:100 x 30 x 20 mm
溫度從25℃下降到 20℃尺寸的變化:在25℃時,尺寸偏大6μm,當溫度降至20℃時,尺寸僅偏大0.12μm,這是一個熱穩定的過程,即使溫度迅速下降,仍然需要一個持續的時間才能維持精度。越大的物體,在溫度變化時需要更多的時間來恢復精度穩定。
04. 正確認識加工精度與分析
精密度(Precision)
精確度(Accuracy)
精密度、精確度與溫度的關係
05. 被遺忘的機床預熱
工廠使用精密數控機床進行高精密加工,你是否有這樣的經驗:每天早上開機進行加工,首件的加工精度往往不夠好;長假後開機加工的首批零件往往精度很不穩定,在高精度加工時失敗概率極高,尤其是位置精度。
機床只有在穩定的溫度環境與熱平衡狀態下才能獲得穩定的加工精度。在開機後就要投入高精密加工生產的情況,對機床進行預熱是最基本的精密加工常識。
機床在長時間停止運行狀態下和熱平衡狀態下的加工精度差異較大,究其原因,是因為數控機床的主軸和各運動軸在運行一段時間後,其溫度相對維持在某一固定水平,且隨著加工時間的變化,數控機床的熱態精度趨於平穩,這就表明了加工前的主軸和運動部件預熱是非常有必要的。
然而,機床的“熱身運動”這個準備環節被很多工廠忽視或者不知曉。如果機床擱置狀態達到多天以上時,建議在高精密加工前進行30分鐘以上的預熱;如果擱置狀態僅為數小時,建議在高精密加工前進行5-10分鐘的預熱。
預熱的過程就是讓機床參與加工軸的反复移動,最好進行多軸聯動,比如讓XYZ軸從坐標系的左下角位置移動到右上角位置,反复走對角線。執行的時候可以在機床上編寫一個宏程序,讓機床反复執行預熱的動作。
在機床進行充分的預熱後,充滿活力的機床就可以投入高精密加工生產了,您將獲得穩定一致的加工的精度。