Människor som sysslar med bearbetning är ovilliga att erkänna sig besegrade när det gäller precision. Ibland verkar en del människor betrakta en bearbetningsnoggrannhet på 1 mikron som en bit av kakan när de pratar om det. Men i själva verket är högprecisionsbearbetning ett tekniskt ämne som måste behandlas noggrant. Den här artikeln syftar till att ge alla en mer omfattande kunskap om högprecisionsbearbetning.
01
Grundläggande sunt förnuft: effekten av temperaturförändringar på material
Som vi alla vet påverkas material av termisk expansion och sammandragning. Vid precisionsbearbetning får temperaturproblem inte ignoreras! Temperaturskillnaden är precisionens nemesis. Om vi inte uppmärksammar nyckelfrågan om temperatur, hur kan vi diskutera noggrannhet på djupet? Eftersom de flesta maskiner är gjorda av stål och gjutjärn ändrar de form och längd under påverkan av rumstemperaturen och den värme som genereras av själva maskinen.
bild
Graden av termisk expansion och sammandragning av ett material beror på typen av material och storleken på temperaturförändringen. Följande ger en tabell över expansionskoefficienter för stål och koppar. Med stål som exempel kommer dess linjära expansion att ge en förändring på 12μm per meter när temperaturen ändras med 1 grad. En djup förståelse av dessa data är avgörande för att säkerställa stabiliteten vid precisionsbearbetning.
Expansionskoefficienten för stål visas i figuren nedan:
bild
Exempel:
Arbetsstyckeslängd: 200 mm
Temperaturförändring: 10 grader
Expansionsvärde: 0. 02 mm
Koppars expansionskoefficient visas i figuren nedan:
bild
Exempel:
Elektrodlängd: 200 mm
Temperaturförändring: 10 grader
Expansionsvärde: 0,05 mm
02
Detektionsfel orsakat av temperatur
När arbetsstycken, inspektionsinstrument och mätare är gjorda av olika material och inte är under standardtemperaturförhållanden vid inspektion, kommer avvikelser från standardtemperaturen (20 grader) alltid att vara en nyckelfaktor som leder till inspektionsfel.
bild
Detektionsfel på grund av temperatur
Om du till exempel värmer ett 100 mm långt stålblock med 4 grader, till exempel temperaturen på din handflata, kommer dess längd att ändras med 4,6 μm.
Det är värt att notera att vid mätning av högprecisionsdelar är det nödvändigt att ha högre precision mätverktyg. Om noggrannhetsstandarden för själva mätinstrumentet eller utrustningen inte är hög, var kommer högprecisionsmätresultaten ifrån?
bild
03
Viktigt bearbetningskoncept: bibehålla termisk stabilitet
Stål: 100 x 30 x 20 mm
Ändringar i storlek när temperaturen sjunker från 25 grader till 20 grader: Vid 25 grader är storleken 6μm större. När temperaturen sjunker till 20 grader är storleken bara 0,12 μm större. Detta är en termiskt stabil process, även om temperaturen sjunker snabbt. Det krävs fortfarande en lång tidsperiod för att bibehålla noggrannheten. Större föremål kräver mer tid för att återvinna noggrannhet och stabilitet när temperaturen ändras.
bild
För fabriker utan erfarenhet av precisionsbearbetning skylls ofta instabil precision på utrustningens noggrannhet vid precisionsbearbetning. Tvärtom vet fabriker med erfarenhet av precisionsbearbetning att detta är den mest grundläggande förståelsen. De förstår att den termiska balansen mellan omgivningstemperatur och verktygsmaskiner är avgörande för att bibehålla stabil bearbetningsnoggrannhet. Dessa erfarna fabriker förstår tydligt att även med högprecisionsmaskiner kan stabil bearbetningsnoggrannhet endast uppnås genom att upprätthålla en stabil temperaturmiljö och termisk balans.
bild
Att upprätthålla termisk stabilitet är ett oumbärligt och viktigt koncept vid precisionsbearbetning. Vissa människor kan tvivla på om temperaturen ska hållas på 20 grader eller 23 grader. Det mest kritiska är dock att säkerställa att ett målvärdes stabilitet kan upprätthållas. Även om teoretiska böcker vanligtvis rekommenderar 20 grader, väljer verkliga workshops ofta mellan 22-23 grader. Fokus ligger på att strikt kontrollera temperaturfluktuationer.
04
Korrekt förståelse för bearbetningsnoggrannhet och analys
Generellt sett kan bearbetningsnoggrannhet delas in i precision och precision. Bilden nedan är en visuell illustration.
bild
Precision
Det hänvisar till reproducerbarheten och överensstämmelsen mellan resultaten som erhålls genom upprepade mätningar med samma reservprov. Det är möjligt att ha hög precision, men det betyder inte att resultaten är korrekta. Till exempel är de tre resultaten som erhålls genom att använda en längd på 1 mm 1,051 mm, 1,053 och 1,052. Även om de har hög precision är de felaktiga.
Noggrannhet
Avser närheten mellan de erhållna mätresultaten och det sanna värdet. Hög mätnoggrannhet innebär att systemfelet är litet, när medelvärdet av uppmätta data avviker mindre från det sanna värdet, men när data är spridda, det vill säga storleken på det oavsiktliga felet är oklart.
Samband mellan precision, noggrannhet och temperatur
Generellt sett, om de bearbetade delarna är mer exakta men inte exakta, kan det bero på att verkstadstemperaturen fluktuerar inom ett litet område, men det finns en stor avvikelse från standardtemperaturen. Därför är storleken på de erhållna delarna relativt konsekvent, men det finns en stor avvikelse från målstorleken. Tvärtom, om delarna är mer exakta men inte exakta, kan det bero på att verkstadstemperaturen fluktuerar avsevärt i förhållande till standardtemperaturen, vilket gör att detaljstorleken ser diskret ut. distribution; och om delen varken är exakt eller korrekt kan det tyda på att butikstemperaturen avviker kraftigt från standardtemperaturen och fluktuerar kraftigt.
05
Glömd maskinuppvärmning
Fabriker använder precisions CNC-verktyg för högprecisionsbearbetning. Har du någonsin haft den här upplevelsen: när maskinen sätts på varje morgon för bearbetning, är bearbetningsnoggrannheten för den första biten ofta svår att nå den ideala nivån; när maskinen slås på efter en lång semester för att bearbeta den första delen av delar är noggrannheten ofta dålig. Risken för fel är särskilt framträdande vid stabil bearbetning med hög precision, särskilt när det gäller att bibehålla positionsnoggrannheten.
Endast i en stabil temperaturmiljö och termisk balans kan verktygsmaskiner säkerställa stabil bearbetningsnoggrannhet. För situationer där högprecisionsbearbetning och produktion krävs omedelbart efter uppstart, är förvärmning av verktygsmaskinen den mest grundläggande precisionsbearbetningens sunt förnuft.
bild
Eftersom temperaturen på spindeln och varje rörelseaxel för CNC-verktygsmaskinen kommer att hållas relativt på en viss fast nivå efter att ha körts under en tid. Samtidigt, när bearbetningstiden går, blir den termiska noggrannheten hos CNC-verktygsmaskiner gradvis stabil. Därför är det mycket nödvändigt att förvärma spindeln och rörliga delar innan man utför högprecisionsbearbetning.
Men många fabriker ignorerar eller förstår ofta inte förberedelselänken för "uppvärmningsövningar" av verktygsmaskiner. Det rekommenderas att när verktygsmaskinen är inaktiv i mer än flera dagar, rekommenderas det att förvärma i mer än 30 minuter före högprecisionsbearbetning; om verktygsmaskinen endast är inaktiv i några timmar, rekommenderas det också att förvärma i 5-10 minuter före högprecisionsbearbetning.
Förvärmningsprocessen innebär att verktygsmaskinen deltar i den upprepade rörelsen av bearbetningsaxeln. Det är bäst att utföra fleraxlig länkning. Låt till exempel XYZ-axeln flyttas från det nedre vänstra hörnet till det övre högra hörnet av koordinatsystemet och flytta diagonalt upprepade gånger. Denna process kan uppnås genom att skriva ett makroprogram på verktygsmaskinen.
Efter att verktygsmaskinen har förvärmts helt, kan verktygsmaskinen sättas i högprecisionsbearbetning med full kraft, och du kommer att få stabil och konsekvent bearbetningsnoggrannhet.
