Mensen die zich bezighouden met machinale bewerking zijn niet bereid hun nederlaag toe te geven als het om nauwkeurigheid gaat. Soms lijken sommige mensen de verwerkingsnauwkeurigheid van 1 micron als een fluitje van een cent te beschouwen als ze erover praten. In feite is hoogprecieze bewerking echter een technisch onderwerp dat rigoureus moet worden behandeld. Dit artikel is bedoeld om iedereen een uitgebreidere kennis van hoogprecieze bewerking te bieden.
01
Basis gezond verstand: het effect van temperatuurveranderingen op materialen
Zoals we allemaal weten, worden materialen beïnvloed door thermische uitzetting en krimp. Bij precisiebewerking mogen temperatuurproblemen niet worden genegeerd! Temperatuurverschil is de vijand van nauwkeurigheid. Als we geen aandacht besteden aan het kernprobleem van de temperatuur, hoe kunnen we dan de nauwkeurigheid diepgaand bespreken? Omdat de meeste machines van staal en gietijzer zijn gemaakt, veranderen ze van vorm en lengte onder invloed van de kamertemperatuur en de warmte die door de machine zelf wordt gegenereerd.
afbeelding
De mate van thermische uitzetting en samentrekking van een materiaal hangt af van het type materiaal en de grootte van de temperatuurverandering. Hieronder vindt u een tabel met uitzettingscoëfficiënten van staal en koper. Als we staal als voorbeeld nemen, zal de lineaire uitzetting ervan een verandering van 12 μm per meter veroorzaken wanneer de temperatuur met 1 graad verandert. Een diepgaand begrip van deze gegevens is van cruciaal belang om de stabiliteit van precisiebewerkingen te garanderen.
De uitzettingscoëfficiënt van staal wordt weergegeven in de onderstaande figuur:
afbeelding
Voorbeeld:
Lengte werkstuk: 200 mm
Temperatuurverandering: 10 graden
Uitbreidingswaarde: 0. 02 mm
De uitzettingscoëfficiënt van koper wordt weergegeven in de onderstaande figuur:
afbeelding
Voorbeeld:
Lengte elektrode: 200 mm
Temperatuurverandering: 10 graden
Uitzettingswaarde: 0,05 mm
02
Detectiefout veroorzaakt door temperatuur
Wanneer werkstukken, inspectie-instrumenten en meters van verschillende materialen zijn gemaakt en zich tijdens de inspectie niet onder standaard temperatuuromstandigheden bevinden, zullen afwijkingen van de standaardtemperatuur (20 graden) altijd een sleutelfactor zijn die tot inspectiefouten leidt.
afbeelding
Detectiefout vanwege temperatuur
Als u bijvoorbeeld een 100 mm lang stalen blok met 4 graden verwarmt, zoals de temperatuur van uw handpalm, zal de lengte ervan met 4,6 μm veranderen.
Het is vermeldenswaard dat het bij het meten van onderdelen met hoge precisie noodzakelijk is om meetinstrumenten met hogere precisie te hebben. Als de nauwkeurigheidsnorm van het meetinstrument of de apparatuur zelf niet hoog is, waar komen dan de uiterst nauwkeurige meetresultaten vandaan?
afbeelding
03
Belangrijk verwerkingsconcept: behoud van thermische stabiliteit
Staal: 100 x 30 x 20 mm
Veranderingen in grootte wanneer de temperatuur daalt van 25 graden naar 20 graden: Bij 25 graden is de grootte 6 μm groter. Wanneer de temperatuur daalt tot 20 graden, is de maat slechts 0,12 μm groter. Dit is een thermisch stabiel proces, zelfs als de temperatuur snel daalt. Er is nog steeds een langdurige periode nodig om de nauwkeurigheid te behouden. Grotere objecten hebben meer tijd nodig om de nauwkeurigheid en stabiliteit te herwinnen wanneer de temperatuur verandert.
afbeelding
Bij fabrieken zonder ervaring met precisiebewerking wordt de onstabiele precisie vaak toegeschreven aan de nauwkeurigheid van de apparatuur bij het uitvoeren van precisiebewerkingen. Integendeel, fabrieken met ervaring op het gebied van precisiebewerking weten dat dit het meest fundamentele begrip is. Ze begrijpen dat de thermische balans tussen omgevingstemperatuur en gereedschapswerktuigen van cruciaal belang is voor het behouden van een stabiele bewerkingsnauwkeurigheid. Deze ervaren fabrieken begrijpen duidelijk dat zelfs met uiterst nauwkeurige werktuigmachines een stabiele verwerkingsnauwkeurigheid alleen kan worden bereikt door een stabiele temperatuuromgeving en thermisch evenwicht te handhaven.
afbeelding
Het handhaven van thermische stabiliteit is een onmisbaar en belangrijk concept bij precisiebewerking. Sommige mensen twijfelen misschien of de temperatuur op 20 graden of 23 graden moet worden gehouden. Het allerbelangrijkste is echter ervoor te zorgen dat de stabiliteit van een streefwaarde kan worden gehandhaafd. Hoewel theoretische boeken doorgaans een graad van 20 aanbevelen, kiezen echte workshops vaak tussen een graad van 22-23. De focus ligt op het strikt beheersen van temperatuurschommelingen.
04
Correct begrip van bewerkingsnauwkeurigheid en analyse
Over het algemeen kan de nauwkeurigheid van de bewerking worden onderverdeeld in precisie en precisie. De onderstaande afbeelding is een visuele illustratie.
afbeelding
Precisie
Het verwijst naar de reproduceerbaarheid en consistentie tussen de resultaten verkregen door herhaalde metingen met hetzelfde reservemonster. Het is mogelijk om een hoge nauwkeurigheid te bereiken, maar dat betekent niet dat de resultaten accuraat zijn. De drie resultaten die worden verkregen door een lengte van 1 mm te gebruiken, zijn bijvoorbeeld 1,051 mm, 1,053 en 1,052. Hoewel ze een hoge nauwkeurigheid hebben, zijn ze onnauwkeurig.
Nauwkeurigheid
Verwijst naar de mate waarin de verkregen meetresultaten en de werkelijke waarde zo dicht bij elkaar liggen. Hoge meetnauwkeurigheid betekent dat de systeemfout klein is, wanneer de gemiddelde waarde van de gemeten gegevens minder afwijkt van de werkelijke waarde, maar wanneer de gegevens verspreid zijn, dat wil zeggen dat de omvang van de toevallige fout onduidelijk is.
Relatie tussen precisie, nauwkeurigheid en temperatuur
Als de bewerkte onderdelen nauwkeuriger maar niet nauwkeurig zijn, kan dit in het algemeen komen doordat de werkplaatstemperatuur binnen een klein bereik schommelt, maar er een grote afwijking is van de standaardtemperatuur. Daarom is de grootte van de verkregen onderdelen relatief consistent, maar er is een grote afwijking van de doelgrootte. Integendeel, als de onderdelen nauwkeuriger maar niet precies zijn, kan dit komen doordat de werkplaatstemperatuur aanzienlijk fluctueert ten opzichte van de standaardtemperatuur, waardoor de onderdeelgrootte discreet lijkt. verdeling; en als het onderdeel noch nauwkeurig noch nauwkeurig is, kan dit erop wijzen dat de winkeltemperatuur sterk afwijkt van de standaardtemperatuur en sterk fluctueert.
05
Vergeten opwarming van werktuigmachines
Fabrieken gebruiken precisie-CNC-bewerkingsmachines voor uiterst nauwkeurige bewerking. Heeft u ooit deze ervaring gehad: wanneer de machine elke ochtend wordt aangezet voor bewerking, is de bewerkingsnauwkeurigheid van het eerste stuk vaak moeilijk om het ideale niveau te bereiken; als de machine na een lange vakantie wordt aangezet om de eerste batch onderdelen te verwerken, is de nauwkeurigheid vaak slecht. Het risico op falen is vooral prominent tijdens stabiele, uiterst nauwkeurige bewerkingen, vooral als het gaat om het handhaven van de positionele nauwkeurigheid.
Alleen in een stabiele temperatuuromgeving en thermisch evenwicht kunnen werktuigmachines een stabiele verwerkingsnauwkeurigheid garanderen. Voor situaties waarin zeer nauwkeurige bewerking en productie onmiddellijk na het opstarten vereist zijn, is het voorverwarmen van de werktuigmachine het meest elementaire gezond verstand voor precisiebewerking.
afbeelding
Omdat de temperatuur van de spil en elke bewegingsas van de CNC-bewerkingsmachine na een bepaalde tijd relatief op een bepaald vast niveau zal worden gehouden. Tegelijkertijd wordt, naarmate de verwerkingstijd verstrijkt, de thermische nauwkeurigheid van CNC-bewerkingsmachines geleidelijk stabiel. Daarom is het zeer noodzakelijk om de spil en bewegende delen voor te verwarmen voordat u uiterst nauwkeurige bewerkingen uitvoert.
Veel fabrieken negeren echter vaak de voorbereidingslink van de "opwarmingsoefening" van werktuigmachines, of begrijpen deze niet. Het wordt aanbevolen dat wanneer de werktuigmachine langer dan een aantal dagen niet wordt gebruikt, deze gedurende meer dan 30 minuten wordt voorverwarmd voordat de bewerking met hoge precisie wordt uitgevoerd; als de werktuigmachine slechts een paar uur inactief is, wordt ook aanbevolen om deze 5-10 minuten voor te verwarmen voordat u met hoge precisie gaat bewerken.
Bij het voorverwarmingsproces neemt de werktuigmachine deel aan de herhaalde beweging van de bewerkingsas. Het is het beste om een meerassige koppeling uit te voeren. Laat de XYZ-as bijvoorbeeld van de linkerbenedenhoek naar de rechterbovenhoek van het coördinatensysteem bewegen, en herhaaldelijk diagonaal bewegen. Dit proces kan worden bereikt door een macroprogramma op de werktuigmachine te schrijven.
Nadat de werktuigmachine volledig is voorverwarmd, kan de werktuigmachine met volledige kracht in hoge precisie worden verwerkt, en u verkrijgt een stabiele en consistente verwerkingsnauwkeurigheid.
