Che cosa a macchina l'effetto della temperatura su accuratezza nel CNC sta lavorando?
La deformazione termica è una delle ragioni per cui colpisce l'accuratezza lavorante. La macchina utensile è colpita mediante la variazione di temperatura dell'ambiente dell'officina, il riscaldamento del motore e dell'attrito del movimento meccanico, il calore di taglio ed il medium di raffreddamento, con conseguente aumento di temperatura irregolare di ogni parte della macchina utensile, con conseguente cambiamento dell'accuratezza di forma e dell'accuratezza lavorante della macchina utensile. Per esempio, 70mm sono elaborati su un × ordinario della fresatrice di CNC di precisione per la vite di 1650mm, l'errore cumulativo dei pezzi in lavorazione macinati a partire dal 7:30 al 9:00 di mattina possono raggiungere 85m rispetto ai pezzi in lavorazione elaborati a partire dal 2:00 al 3:30 nel pomeriggio. Ma alla temperatura costante, l'errore può essere ridotto a 40m.
Un altro esempio è una macchina per la frantumazione dell'estremità del doppio di precisione utilizzata per la doppia molatura di conclusione dei pezzi in lavorazione sottili spessi della lamiera di acciaio di 0.6-3.5mm, che possono elaborare 200mm ai tempi del × che del × 25mm dell'accettazione il pezzo in lavorazione della lamiera di acciaio di 1.08mm può raggiungere l'accuratezza dimensionale del millimetro ed il grado di piegamento è meno di 5m nell'intera lunghezza. Tuttavia, dopo che la macinazione automatica continua per 1h, la gamma del cambiamento di dimensione è aumentato a 12M e la temperatura del liquido refrigerante è aumentato da ℃ 17 alla partenza a ℃ 45. dovuto l'influenza del calore stridente, il giornale dell'albero primario è prolungato e la distanza del cuscinetto anteriore dell'albero primario è aumentata. Di conseguenza, un frigorifero 5.5kW si aggiunge al carro armato del liquido refrigerante della macchina utensile e l'effetto è molto ideale. È stato provato che la deformazione della macchina utensile dopo il riscaldamento è un fattore importante che colpisce l'accuratezza lavorante. Tuttavia, la macchina utensile è in un ambiente in cui i mutamenti di temperatura in qualunque momento; La macchina utensile stessa consumerà inevitabilmente l'energia quando lavora e una considerevole parte di questa energia sarà convertita in calore in vari modi, con conseguente cambiamenti fisici di varie componenti della macchina utensile. Tali cambiamenti variano notevolmente dovuto le forme ed i materiali strutturali differenti. I progettisti della macchina utensile dovrebbero padroneggiare la legge di distribuzione del meccanismo e della temperatura di formazione del calore ed approntare le misure di corrispondenza per ridurre l'influenza di deformazione termica su accuratezza lavorante allo Z.
Lavorare di CNC
L'aumento di temperatura e la distribuzione di temperatura delle macchine utensili e del clima naturale colpire il vasto territorio della Cina. La maggior parte delle aree sono situate nelle aree subtropicali. La temperatura varia notevolmente durante tutto l'anno e la differenza della temperatura in un giorno è inoltre differente. Di conseguenza, il modo ed il grado di intervento della gente (quale l'officina) sulla temperatura dell'interno sono inoltre differenti e l'atmosfera della temperatura intorno alla macchina utensile varia notevolmente. Per esempio, la gamma stagionale del mutamento di temperatura nel delta del fiume Chang Jiang è ℃ circa 45 ed il mutamento di temperatura giornaliero è ℃ circa 5-12. Generalmente, l'officina lavorante non ha riscaldamento nell'inverno e condizionamento d'aria nell'estate. Tuttavia, finchè l'officina è ben ventilato, il gradiente geotermico dell'officina lavorante non cambia molto. In Cina di nordest, la differenza stagionale della temperatura può raggiungere il ℃ 60 e la variazione giornaliera è ℃ circa 8-15. Il periodo di riscaldamento ha luogo da ottobre all'inizio d'aprile di seguente anno. L'officina lavorante è progettata con il riscaldamento e la circolazione di aria insufficiente. La differenza della temperatura dentro e fuori dell'officina può raggiungere il ℃ 50. Di conseguenza, il gradiente geotermico nell'officina nell'inverno è molto complesso. Durante la misura, la temperatura all'aperto è ℃ 1,5, il tempo è 8:15 - l'8:35 di mattina ed il mutamento di temperatura nell'officina è ℃ circa 3,5. L'accuratezza lavorante delle macchine utensili di precisione notevolmente sarà colpita dalla temperatura ambiente in una tal officina.
L'influenza dell'ambiente circondante l'ambiente circostante della macchina utensile si riferisce all'ambiente termico costituito dalle varie disposizioni all'interno del da vicino della macchina utensile.
Comprendono i seguenti quattro aspetti:
1) microclima dell'officina: quale la distribuzione di temperatura dell'officina (direzione verticale e direzione orizzontale). Quando l'alternativa di notte e del giorno o il cambiamento di ventilazione e di clima, la temperatura dell'officina cambieranno lentamente.
2) fonti di calore dell'officina: quali radiazione solare, radiazione dell'apparecchio di riscaldamento e dell'illuminazione ad alta potenza, ecc. quando sono vicini alla macchina utensile, possono direttamente colpire a lungo l'aumento di temperatura del tutto o della parte della macchina utensile. Il calore generato dall'attrezzatura adiacente durante il funzionamento colpirà l'aumento di temperatura della macchina utensile sotto forma di radiazione o di flusso d'aria.
3) dissipazione di calore: il fondamento ha un buon effetto di dissipazione di calore, particolarmente il fondamento delle macchine utensili di precisione non dovrebbe essere vicino al condotto termico sotterraneo. Una volta che si rompe e cola, può trasformarsi in in una fonte di calore che è difficile da trovare la causa; L'officina aperta sarà un buon «radiatore», che è favorevole all'equilibrio della temperatura nell'officina.
4) temperatura costante: le facilità della temperatura costante adottate nell'officina sono molto efficaci nel mantenimento dell'accuratezza e nell'elaborazione dell'accuratezza delle macchine utensili di precisione, ma il consumo di energia è grande.
3. Fattori termici interni di influenza della macchina utensile
1) la macchina utensile è una fonte di calore strutturale. Il riscaldamento del motore quale il motore mandrino, servomotore dell'alimentazione, raffreddante e lubrificante il motore della pompa ed il gruppo di regolazione elettrico può generare il calore. Questi termini sono permessi per il motore stesso, ma hanno effetti contrari significativi sull'albero primario, sulla vite della palla e su altre componenti e le misure saranno approntate per isolarli. Quando l'energia elettrica dell'input guida il motore per funzionare, salvo che una piccola parte (circa 20%) sarà convertita in energia termica del motore, più sarà convertito in energia cinetica dal meccanismo di moto, quale la rotazione dell'albero primario e del movimento del banco da lavoro; Tuttavia, è inevitabile che una considerevole parte del calore sia convertita in calore di attrito durante il movimento, quale il calore dei cuscinetti, delle rotaie di guida, delle viti della palla e delle scatole della trasmissione.
2) Calore di taglio del processo. Durante il processo tagliente, la parte dell'energia cinetica dello strumento o il pezzo in lavorazione è consumata tramite il lavoro di taglio e una considerevole parte è convertita in energia di deformazione del taglio ed in calore di attrito fra il chip e lo strumento, formanti il calore dello strumento, il fuso ed il pezzo in lavorazione ed un gran numero di calore del chip è trasmesso al dispositivo del worktable e ad altre parti della macchina utensile. Direttamente colpiranno la posizione relativa fra lo strumento ed il pezzo in lavorazione.
3) Raffreddamento. Il raffreddamento è una misura inversa contro l'aumento di temperatura della macchina utensile, quali il motore che si raffreddano, la componente del fuso che si raffredda e che si raffredda strutturale di base della componente. Le macchine utensili di qualità superiore sono fornite spesso di frigoriferi per il raffreddamento forzato.
4. L'influenza della forma strutturale di macchina utensile sull'aumento di temperatura nel campo di deformazione termica della macchina utensile, la forma strutturale di macchina utensile si riferisce solitamente alla forma strutturale, alla distribuzione di massa, alla prestazione materiale ed alla distribuzione di fonte di calore. La forma della struttura colpisce la distribuzione della temperatura, la direzione della conduzione di calore, la direzione termica di deformazione e la corrispondenza della macchina utensile.
1) La forma strutturale della macchina utensile. In termini di struttura globale, le macchine utensili sono verticali, orizzontale, cavalletto e trave a mensola, ecc., che hanno grandi differenze nella risposta e nella stabilità termiche. Per esempio, l'aumento di temperatura della scatola di asse principale di tornio della velocità dell'ingranaggio può essere alto quanto il ℃ 35, di modo che l'estremità dell'albero primario è alzata ed i bisogni di tempo dell'equilibrio termico circa 2H. Per il centro di fresatrice di giro e di precisione con il letto propenso, la macchina utensile ha una base stabile. La rigidità di intera macchina è migliorata ovviamente. L'albero primario è guidato da un servomotore e la parte della trasmissione dell'ingranaggio è rimossa. L'aumento di temperatura è generalmente di meno del ℃ 15.
2) influenza di distribuzione di fonte di calore. È considerato generalmente che la fonte di calore si riferisca al motore sulla macchina utensile. Per esempio, il motore mandrino, il motore di alimentazione ed il circuito idraulico non sono completi. Il riscaldamento del motore è soltanto l'energia consumata dalla corrente sull'impedenza dell'armatura quando sopportare il carico e una considerevole parte dell'energia è consumato dal riscaldamento causato tramite il lavoro di attrito del cuscinetto, del dado, della ferrovia di guida e di altri meccanismi. Di conseguenza, il motore può essere chiamato la fonte di calore primaria ed il cuscinetto, il dado, la ferrovia di guida ed il chip possono essere chiamati la fonte di calore secondaria. La deformazione termica è il risultato dell'influenza completa di tutte queste fonti di calore. L'aumento di temperatura e la deformazione di un centro di lavorazione verticale con le colonne mobili durante il movimento d'alimentazione di y-direzione. Il banco da lavoro non si muove quando alimentarsi nella direzione di Y, in modo da in ha poca influenza sulla deformazione termica nella direzione di X. Sulla colonna, il più lontano a partire dalla vite della guida dell'asse y, più piccolo l'aumento di temperatura. Quando la macchina si muove lungo l'z-asse, l'influenza di distribuzione di fonte di calore su deformazione termica più ulteriormente è spiegata. L'alimentazione di z-asse è più lontana a partire dalla x-direzione, in modo dalla deformazione termica ha meno influenza. Più vicino il dado del motore di z-asse è alla colonna, maggior l'aumento di temperatura ed a deformazione.
3) Influenza di distribuzione di massa. L'influenza di distribuzione di massa sulla deformazione termica delle macchine utensili ha tre aspetti. In primo luogo, si riferisce alla dimensione e la concentrazione di massa, si riferisce solitamente al cambiamento la capacità termica e della velocità di trasferimento di calore ed a cambiare il momento di raggiungere l'equilibrio termico
il、 2 cambiando la forma di disposizione di massa, quale la disposizione di varie costole, la rigidezza termica della struttura può essere migliorato e nell'ambito dello stesso aumento di temperatura, l'influenza di deformazione termica può essere ridotta o la deformazione relativa può essere tenuta piccola;
In terzo luogo, significa ridurre l'aumento di temperatura delle parti della macchina utensile cambiando la forma di disposizione di massa, come organizzazione delle costole di dissipazione di calore fuori della struttura.
Influenza delle proprietà materiali: i materiali differenti hanno parametri di prestazione termici differenti (calore specifico, conducibilità termica e coefficiente di dilatazione lineare). Sotto l'influenza dello stesso calore, il loro aumento di temperatura e deformazione sono differenti. Prove della prestazione termica delle macchine utensili
1. Lo scopo del test di performance termico della macchina utensile è di controllare la deformazione termica della macchina utensile. La chiave è completamente di capire la variazione di temperatura ambiente della macchina utensile, della fonte di calore e del mutamento di temperatura della macchina utensile e la risposta (spostamento di deformazione) dei punti chiave attraverso la prova caratteristica termica. I dati o le curve di prova descrivono le caratteristiche termiche di una macchina utensile, di modo che le contromisure possono essere prese per controllare la deformazione termica e per migliorare l'accuratezza lavorante e l'efficienza della macchina utensile.
Specificamente, i seguenti obiettivi dovrebbero essere raggiunti:
1) prova l'ambiente circostante della macchina utensile. Misuri l'ambiente della temperatura nell'officina, nel suo gradiente geotermico spaziale, nel cambiamento di distribuzione della temperatura nell'alternativa del giorno e della notte e perfino nell'influenza di cambiamento stagionale sulla distribuzione della temperatura intorno alla macchina utensile.
2) Prova caratteristica termica della macchina utensile stessa. Nello stato di eliminazione dell'interferenza ambientale il più possibile, la macchina utensile sarà tenuta in vari stati di funzionamento per misurare il mutamento di temperatura ed il cambiamento degli aspetti importanti della macchina utensile stesso di spostamento e registra il mutamento di temperatura e lo spostamento dei punti chiave durante un periodo abbastanza lungo. Il metro termico infrarosso di fase può anche essere utilizzato per registrare ogni volta la distribuzione termica del periodo.
3) l'aumento di temperatura e la deformazione termica sono misurati durante il processo lavorante per giudicare l'influenza della deformazione termica della macchina utensile sull'accuratezza del processo lavorante.
4) le prove di cui sopra possono accumulare tantissimi dati e curve, che forniranno i criteri affidabili per progettazione della macchina utensile e controllo dell'utente di deformazione termica e precisano la direzione di preparazione delle misure efficaci.
2. Il principio di prova termica di deformazione della prova termica di deformazione della macchina utensile in primo luogo deve misurare la temperatura di parecchi punti pertinenti, compreso i seguenti aspetti:
1) fonte di calore: compreso il motore di alimentazione di ogni parte, motore mandrino, paia dell'azionamento della vite della palla, ferrovia di guida e cuscinetto del fuso.
2) dispositivi ausiliari: compreso il sistema di rilevamento di spostamento del circuito idraulico, del frigorifero, di raffreddamento e di lubrificazione.
3) struttura meccanica: compreso il letto della macchina, la base, il piatto dello scorrevole, la colonna, la scatola capa di macinazione ed il fuso. Un metro campione d'acciaio dell'indio è premuto fra il fuso e la tavola rotante. Cinque sensori del contatto sono sistemati nella X, in y e nelle direzioni di Z per misurare la deformazione completa nelle varie circostanze per simulare lo spostamento relativo fra lo strumento ed il pezzo in lavorazione.
3. l'elaborazione dei dati e l'analisi della prova la prova termica di deformazione della macchina utensile saranno effettuate in un molto tempo continuo e la registrazione dei dati continui sarà effettuata. Dopo l'analisi e l'elaborazione, le caratteristiche termiche di deformazione riflesse sono altamente affidabili. Se l'errore si elimina attraverso le prove multiple, la regolarità visualizzata è credibile. Ci sono 5 punti buoni nella prova termica di deformazione del sistema del fuso, di cui il punto 1 ed il punto 2 sono all'estremità del fuso e vicino al cuscinetto del fuso ed indicano 4 ed indicano 5 sono rispettivamente all'alloggio capo di macinazione vicino alla ferrovia di guida della z-direzione. Il tempo della prova è durato 14h, in cui la velocità di rotazione dell'albero primario nel primo 10h è stata alternata all'interno della gamma di 0-9000r/minuto dalla decima h, l'albero primario ha continuato a girare ad un'alta velocità di 9000r/minuto.
Le seguenti conclusioni possono essere tratte:
1) il periodo termico dell'equilibrio del fuso è circa 1H e la gamma di aumento di temperatura dopo che l'equilibrio è ℃ 1,5;
2) l'aumento di temperatura pricipalmente viene dal cuscinetto dell'albero primario e dal motore dell'albero primario. All'interno della gamma di velocità normale, il cuscinetto ha buona prestazione termica;
3) la deformazione termica ha poca influenza sulla direzione di X;
4) la deformazione di espansione della z-direzione è grande, circa i 10m, che è causata tramite l'estensione termica dell'albero primario e l'aumento dello spazio sopportante;
5) Quando la velocità di rotazione è tenuta a 9000r/min, l'aumento di temperatura aumenta acutamente, aumentando acutamente del ℃ circa 7 all'interno di 2.5h e c'è una tendenza a continuare ad aumentare. La deformazione nella direzione di Y e nella direzione di Z raggiunge 29m e 37m, indicando che l'albero primario può più non funzionare stabile alla velocità di rotazione di 9000r/min, ma può funzionare in poco tempo (20min). Il controllo di deformazione termica della macchina utensile è analizzato e discusso sopra. L'aumento di temperatura e la deformazione termica della macchina utensile hanno vari fattori di influenza sull'accuratezza lavorante. Nell'approntare le misure di controllo, dovremmo afferrare la contraddizione ed il fuoco principali sulla preparazione dell'una o due misura per raggiungere due volte il risultato con la metà dello sforzo. La progettazione dovrebbe cominciare dalle quattro direzioni: riducendo la generazione di calore, riducendo aumento di temperatura, la struttura di equilibratura e raffreddamento ragionevole.
1. Riducendo la fonte di calore della generazione e di controllo di calore è le misure fondamentali. Nella progettazione, le misure saranno approntate efficacemente per ridurre la generazione di calore della fonte di calore.
1) ragionevolmente scelto il potere stimato del motore. La P potenza di uscita del motore è uguale al prodotto della tensione V ed il I. corrente generalmente, la tensione V è costante. Di conseguenza, l'aumento del carico significa che il potenza di uscita degli aumenti del motore, cioè, la corrente corrispondente io anche aumenti ed il calore consumato dalla corrente negli aumenti dell'impedenza dell'armatura. Se il motore che progettassimo e che selezionato gli impianti vicino o notevolmente che superiamo il potere stimato a lungo, l'aumento di temperatura del motore aumenterà ovviamente. Di conseguenza, una prova comparativa è stata effettuata sulla testa di macinazione della fresatrice della scanalatura dell'ago di controllo numerico bk50 (velocità del motore: 960r/min; temperatura ambiente: ℃ 12). I seguenti concetti sono ottenuti dalle prove di cui sopra: tenendo conto della prestazione di fonte di calore quando seleziona il potere stimato del motore mandrino o del motore di alimentazione, è appropriato selezionare circa 25% superiore al potere calcolato. Nell'operazione reale, il potenza di uscita delle partite del motore il carico ed aumentare il potere stimato del motore ha poco impatto sul consumo di energia. Ma l'aumento di temperatura del motore può efficacemente essere ridotto.