Was bearbeitet der Effekt der Temperatur auf Genauigkeit in CNC maschinell?
Thermische Deformation ist einer der Gründe, die die Genauigkeit der maschinellen Bearbeitung beeinflussen. Die Werkzeugmaschine wird durch die Änderung der Werkstattumwelttemperatur, die Heizung des Motors und der Reibung der mechanischen Bewegung, die Schnitthitze und den Kälteträger, mit dem Ergebnis des ungleichen Temperaturanstiegs jedes Teils der Werkzeugmaschine, mit dem Ergebnis der Änderung der Formgenauigkeit und der Genauigkeit der maschinellen Bearbeitung der Werkzeugmaschine beeinflußt. Zum Beispiel wird 70mm auf einem gewöhnlichen × Fräsmaschine Präzision CNC für 1650mm Schraube, der kumulative Fehler von den Werkstücken verarbeitet, die von 7:30 zu 9:00 können gemahlen werden 85m morgens, erreichen, die mit den Werkstücken verglichen werden, die von 2:00 zu 3:30 am Nachmittag verarbeitet werden. Aber unter konstanter Temperatur, kann der Fehler bis 40m verringert werden.
Ein anderes Beispiel ist eine Schleifmaschine des Präzisionsdoppeltendes, die für das doppelte Endenreiben von 0.6-3.5mm starken dünnen Stahlblechwerkstücken benutzt wird, die 200mm zu der Zeit Annahme × 25mm × verarbeiten können das 1.08mm, das, Stahlblechwerkstück die Maßgenauigkeit von Millimeter erreichen kann und der verbiegende Grad kleiner als 5m in der Gesamtstrecke ist. Jedoch nachdem das ununterbrochene automatische Reiben für 1h, die Größenänderungsstrecke bis 12M sich erhöhte, und die Kühlmitteltemperatur erhöhte sich von ℃ 17 am Start auf ℃ 45. Wegen des Einflusses der reibenden Hitze, wird die Hauptwellenzeitschrift verlängert und die Freigabe des vorderen Lagers der Hauptwelle wird erhöht. Deshalb wird ein Kühlschrank 5.5kW dem Kühlmittelbehälter der Werkzeugmaschine hinzugefügt, und der Effekt ist sehr ideal. Es ist nachgewiesen worden, dass die Deformation der Werkzeugmaschine, nach der Heizung, ein wichtiger Faktor ist, der Genauigkeit der maschinellen Bearbeitung beeinflußt. Jedoch die Werkzeugmaschine in einer Umwelt in der die Temperaturwechsel jederzeit ist; Die Werkzeugmaschine selbst verbraucht unvermeidlich Energie beim Arbeiten, und ein beträchtliches Teil dieser Energie wird in Hitze auf verschiedene Arten, mit dem Ergebnis der körperlichen Änderungen von verschiedenen Komponenten der Werkzeugmaschine umgewandelt. Solche Änderungen unterscheiden sich groß wegen der verschiedenen strukturellen Formen und der Materialien. Werkzeugmaschinendesigner sollten das Bildungsmechanismus- und -temperaturverteilungsgesetz der Hitze beherrschen und entsprechende Maßnahmen ergreifen, den Einfluss der thermischen Deformation auf Genauigkeit der maschinellen Bearbeitung auf Z. zu verringern.
Cnc-maschinelle Bearbeitung
Der Temperaturanstieg und die Temperaturverteilung von Werkzeugmaschinen und von natürlichen Klima Chinas beträchtliches Gebiet beeinflussen. Die meisten Bereiche sind in den subtropischen Bereichen. Die Temperatur unterscheidet sich groß während des ganzen Jahres und die Temperaturdifferenz an einem Tag ist auch unterschiedlich. Deshalb sind die Weise und der Grad an der Intervention der Leute auf Innen (wie Werkstatt) Temperatur auch unterschiedlich, und die Temperaturatmosphäre um die Werkzeugmaschine unterscheidet sich groß. Zum Beispiel ist die Saisontemperaturwechselstrecke im der Jangtse-Delta ℃ ungefähr 45, und der tägliche Temperaturwechsel ist ℃ ungefähr 5-12. Im Allgemeinen hat die Bearbeitungswerkstatt keine Heizung im Winter und keine Klimaanlage im Sommer. Jedoch solange die Werkstatt gut- gelüftet ist, ändert der Temperaturgradient der Bearbeitungswerkstatt nicht viel. In Nordost-China kann die Saisontemperaturdifferenz ℃ 60 erreichen, und die tägliche Veränderung ist ℃ ungefähr 8-15. Die Heizzeit ist Ende Oktober zum Anfang April des folgenden Jahres. Die Bearbeitungswerkstatt ist mit Heizung und unzulänglicher Luftumwälzung entworfen. Die Temperaturdifferenz innerhalb und außerhalb der Werkstatt kann ℃ 50 erreichen. Deshalb ist der Temperaturgradient in der Werkstatt im Winter sehr komplex. Während des Maßes ist die Außentemperatur ℃ 1,5, ist die Zeit 8:15 - 8:35 morgens und der Temperaturwechsel in der Werkstatt ist ℃ ungefähr 3,5. Die Genauigkeit der maschinellen Bearbeitung von Präzisionsmaschinen wird groß durch die umgebende Temperatur in solch einer Werkstatt beeinflußt.
Einfluss der umgebenden Umwelt die umgebende Umwelt der Werkzeugmaschine bezieht sich die auf thermische Umwelt, die durch verschiedene Pläne innerhalb des aus nächster Nähe der Werkzeugmaschine gebildet wird.
Sie schließen die folgenden vier Aspekte ein:
1) Werkstattmikroklima: wie die Temperaturverteilung in der Werkstatt (vertikale Richtung und horizontale Richtung). Wenn die Tag und Nacht abwechselnde oder Klima- und Belüftungsänderung, die Werkstatttemperatur langsam ändert.
2) WerkstattWärmequellen: wie Sonnenstrahlung, Strahlung der Heizung und der starken Beleuchtung, etc., wenn sie zur Werkzeugmaschine nah sind, können sie den Temperaturanstieg des Ganzen oder des Teils der Werkzeugmaschine direkt für eine lange Zeit beeinflussen. Die Hitze, die durch die angrenzende Ausrüstung während der Operation erzeugt wird, beeinflußt den Temperaturanstieg der Werkzeugmaschine in Form von Strahlung oder Luftströmung.
3) Wärmeableitung: die Grundlage hat einen guten Wärmeableitungseffekt, besonders die Grundlage von Präzisionsmaschinen sollte nicht zum Heizungs- Untertagerohr nah sein. Sobald sie bricht und leckt, wird möglicherweise es eine Wärmequelle, die schwierig ist, die Ursache zu finden; Die offene Werkstatt ist ein guter „Heizkörper“, der zum Temperaturausgleich in der Werkstatt förderlich ist.
4) konstante Temperatur: die Anlagen der konstanten Temperatur, die in der Werkstatt angenommen werden, sind sehr effektiv, wenn sie die Genauigkeit beibehalten und Genauigkeit von Präzisionsmaschinen verarbeiten, aber der Energieverbrauch ist groß.
3. Interne thermische Einflussfaktoren der Werkzeugmaschine
1) ist Werkzeugmaschine eine strukturelle Wärmequelle. Bewegungsheizung wie Spindelmotor, der Zufuhrservomotor, Pumpenmotor und -Schaltschrank abkühlend und schmierend kann Hitze erzeugen. Diese Bedingungen werden den Motor selbst zugelassen, aber sie haben bedeutende nachteilige Wirkungen auf die Hauptwelle, Kugelumlaufspindel und andere Komponenten, und Maßnahmen werden, sie zu lokalisieren ergriffen. Wenn die elektrische Energie des Input den Motor fährt, um zu laufen, außer dass ein kleines Teil (ungefähr 20%) in die Wärme des Motors umgewandelt wird, höchst wird in kinetische Energie durch den Bewegungsmechanismus, wie die Rotation der Hauptwelle und der Bewegung des Werktischs umgewandelt; Jedoch ist es unvermeidlich, dass ein beträchtliches Teil der Hitze in Reibungshitze während der Bewegung, wie der Hitze von Lagern, von Führungsschienen, von Kugelumlaufspindeln und von Getriebekästen umgewandelt wird.
2) Schnitthitze des Prozesses. Während des Schneidvorgangs wird der Teil der kinetischen Energie des Werkzeugs oder das Werkstück durch die Schneidarbeit verbraucht, und ein beträchtliches Teil wird in die Deformationsenergie des Ausschnitts und die Reibungshitze zwischen dem Chip und dem Werkzeug umgewandelt und bildet die Hitze des Werkzeugs, die Spindel und das Werkstück, und eine große Menge Chiphitze wird der Worktablebefestigung und anderen Teilen der Werkzeugmaschine übermittelt. Sie beeinflussen direkt die relative Position zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück.
3) Abkühlen. Das Abkühlen ist ein Rückmaß gegen den Temperaturanstieg der Werkzeugmaschine, wie Motor, der abkühlen, abkühlende und Abkühlen Spindelkomponente des grundlegenden Bauteils. Spitzenwerkzeugmaschinen werden häufig mit Kühlschränken für das Zwangsabkühlen ausgerüstet.
4. Der Einfluss der strukturellen Form der Werkzeugmaschine auf den Temperaturanstieg auf dem Gebiet der thermischen Deformation der Werkzeugmaschine, die strukturelle Form der Werkzeugmaschine bezieht normalerweise sich die strukturelle Form, die Massenverteilung, die materielle Leistung und die auf Wärmequelleverteilung. Die Strukturform beeinflußt die Temperaturverteilung, die Wärmeleitungsrichtung, thermische die Deformationsrichtung und das Zusammenbringen der Werkzeugmaschine.
1) Die strukturelle Form der Werkzeugmaschine. Im Hinblick auf die Gesamtstruktur sind die Werkzeugmaschinen vertikal, horizontal, Bock und Kragbalken, etc., die große Unterschiede in der thermischen Antwort und in der Stabilität haben. Zum Beispiel kann der Temperaturanstieg des Hauptachslagers einer Ganggeschwindigkeitsdrehbank wie ℃ 35, damit das Hauptwellenende angehoben wird, und der Wärmebilanzzeitbedarf über 2H so hoch sein. Für die Mitte der Drehenund Fräsmaschine der Präzision mit geneigtem Bett, hat die Werkzeugmaschine ein passfähiges. Die Starrheit der ganzen Maschine wird offensichtlich verbessert. Die Hauptwelle angetrieben durch einen Servomotor, und das Ganggetriebeteil wird entfernt. Der Temperaturanstieg ist im Allgemeinen kleiner als ℃ 15.
2) Einfluss der Wärmequelleverteilung. Es wird im Allgemeinen betrachtet, dass die Wärmequelle auf den Motor auf der Werkzeugmaschine sich bezieht. Zum Beispiel sind der Spindelmotor, der Zufuhrmotor und das Hydrauliksystem nicht komplett. Die Heizung des Motors ist nur die Energie, die durch den Strom auf dem Armaturnwiderstand verbraucht wird, wenn das Tragen der Last und des beträchtlichen Teils der Energie durch die Heizung verbraucht wird, die durch die Reibungsarbeit des Lagers, der Schraubennuß, der Führungsschiene und anderer Mechanismen verursacht wird. Deshalb kann der Motor genannt werden die Primärwärmequelle, und das Lager, die Nuss, die Führungsschiene und der Chip können genannt werden die Sekundärwärmequelle. Thermische Deformation ist das Ergebnis des umfassenden Einflusses aller dieser Wärmequellen. Der Temperaturanstieg und die Deformation einer vertikalen Mitte der maschinellen Bearbeitung mit beweglichen Spalten während der Fütterungsbewegung der Yrichtung. Der Werktisch bewegt sich nicht, wenn die Fütterung in die y-Richtung, also in es wenig Einfluss auf die thermische Deformation in der x-Richtung hat. Auf der Spalte das weitere weg von der Yachsenleitspindel, das kleiner der Temperaturanstieg. Wenn die Maschine entlang die Zachse sich bewegt, wird der Einfluss der Wärmequelleverteilung auf thermische Deformation weiter erklärt. Die Zachsenzufuhr ist weg von der Xrichtung weiter, also hat die thermische Deformation weniger Einfluss. Die Zachsenbewegungsnuß zur Spalte das genauer ist-, zu dem größer der Temperaturanstieg und zur Deformation.
3) Einfluss der Massenverteilung. Der Einfluss der Massenverteilung auf die thermische Deformation von Werkzeugmaschinen hat drei Aspekte. Zuerst bezieht sich er auf die Größe und Konzentration der Masse, bezieht normalerweise sich das Ändern der Hitzekapazität und der Geschwindigkeit der Wärmeübertragung und das auf Ändern der Zeit, die Wärmebilanz zu erreichen
、 2, indem man die Anordnungsform der Masse, wie der Anordnung für verschiedene Rippen, die thermische Steifheit der Struktur ändert, kann verbessert werden, und unter dem gleichen Temperaturanstieg, kann der Einfluss der thermischen Deformation verringert werden, oder die relative Deformation kann klein gehalten werden;
Drittens bedeutet es, den Temperaturanstieg von Werkzeugmaschinenteilen zu verringern, indem es die Form der Massenanordnung, wie Vereinbaren von Wärmeableitungsrippen außerhalb der Struktur ändert.
Einfluss von Materialeigenschaften: verschiedene Materialien haben verschiedene thermische Leistungsparameter (spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit und Längenausdehnungskoeffizienten). Unter Einfluss der gleichen Hitze sind ihr Temperaturanstieg und Deformation unterschiedlich. Prüfung der thermischen Leistung der Werkzeugmaschinen
1. Der Zweck des thermischen Leistungsnachweises der Werkzeugmaschine ist, die thermische Deformation der Werkzeugmaschine zu steuern. Der Schlüssel ist, die Änderung der umgebenden Temperatur der Werkzeugmaschine, der Wärmequelle und des Temperaturwechsels der Werkzeugmaschine und die Antwort (Deformationsverschiebung) der springenden Punkte durch den thermischen charakteristischen Test völlig zu verstehen. Die Testdaten oder -kurven beschreiben die thermischen Eigenschaften einer Werkzeugmaschine, damit Gegenmaßnahmen genommen werden können, um die thermische Deformation zu steuern und die Genauigkeit der maschinellen Bearbeitung und die Leistungsfähigkeit der Werkzeugmaschine zu verbessern.
Speziell sollten die folgenden Ziele erzielt werden:
1) Test die umgebende Umwelt der Werkzeugmaschine. Messen Sie die Temperaturumwelt in der Werkstatt, in seinem räumlichen Temperaturgradienten, in der Temperaturänderung Verteilung im Wechsel von Tag und Nacht und sogar im Einfluss der Saisonänderung auf die Temperaturverteilung um die Werkzeugmaschine.
2) Thermischer charakteristischer Test der Werkzeugmaschine selbst. Unter der Zustand von Klimastörung so viel wie möglich beseitigen, wird die Werkzeugmaschine in den verschiedenen Funktionierenstaaten gehalten, um den Temperaturwechsel und Verschiebungsänderung der wichtigen Aspekte der Werkzeugmaschine selbst zu messen, und den Temperaturwechsel und die Verschiebung der springenden Punkte innerhalb eines Zeitabschnitts lang genug zu notieren. Das thermische Phaseninfrarotmeter kann auch benutzt werden, um die Wärmeverteilung des Zeitraums jedes Mal zu notieren.
3) werden der Temperaturanstieg und die thermische Deformation während des Bearbeitungsprozesses gemessen, um den Einfluss der thermischen Deformation der Werkzeugmaschine auf die Genauigkeit des Bearbeitungsprozesses zu beurteilen.
4) können die oben genannten Tests viele Daten und Kurven ansammeln, die zuverlässige Kriterien für Werkzeugmaschinenentwurf und Benutzersteuerung der thermischen Deformation zur Verfügung stellen, und unterstreichen die Richtung des Ergreifens von effektiven Maßnahmen.
2. Prinzip des thermischen Deformationstests des thermischen Deformationstests der Werkzeugmaschine muss zuerst die Temperatur einiger relevanter Punkte, einschließlich die folgenden Aspekte messen:
1) Wärmequelle: einschließlich Zufuhrmotor jedes Teils, Spindelmotor, Kugelumlaufspindel-Antriebspaare, Führungsschiene und Spindellager.
2) Zusatzgeräte: einschließlich Hydrauliksystem-, Kühlschrank-, Abkühlen und SchmierungsverschiebungsErfassungssystem.
3) mechanische Struktur: einschließlich Maschinenbett, Basis, Diaplatte, Spalte, Fräskopfkasten und Spindel. Eine messende Stahlstange des Indiums wird zwischen der Spindel und der Drehtabelle festgeklemmt. Fünf Kontakt-Sensoren werden im X, im y und in den z-Richtungen vereinbart, um die umfassende Deformation unter verschiedenen Bedingungen zu messen, um die relative Verschiebung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück zu simulieren.
3. werden Testdatenverarbeitung und -analyse der thermische Deformationstest der Werkzeugmaschine in einer langen ununterbrochenen Zeit durchgeführt, und ununterbrochene Datenaufzeichnung wird durchgeführt. Nach Analyse und der Verarbeitung sind die thermischen Deformationseigenschaften, die reflektiert werden, in hohem Grade zuverlässig. Wenn der Fehler durch mehrfache Tests beseitigt wird, ist die angezeigte Gleichmässigkeit glaubwürdig. Es gibt 5 messende Punkte im thermischen Deformationstest des Spindelsystems, von dem Punkt 1 und Punkt 2 am Ende der Spindel und nahe dem Spindellager sind, und zeigt 4 und zeigt 5 sind beziehungsweise an der Fräskopfwohnung nahe der Zrichtungsführungsschiene. Die Testzeit dauerte für 14h, in dem die Umdrehungsgeschwindigkeit der Hauptwelle im ersten 10h innerhalb des Bereiches 0-9000r/Min. vom 10. h abgewechselt wurde, die Hauptwelle fortfuhr, sich an einer hohen Geschwindigkeit von 9000r/von Min. zu drehen.
Die folgenden Schlussfolgerungen können gezeichnet werden:
1) ist die Wärmebilanzzeit der Spindel über 1H und die Temperaturanstiegstrecke, nachdem Balance ℃ 1,5 ist;
2) kommt der Temperaturanstieg hauptsächlich vom Hauptwellenlager und vom Hauptwellenmotor. Innerhalb des normalen Drehzahlbereichs hat das Lager gute thermische Leistung;
3) hat thermische Deformation wenig Einfluss auf x-Richtung;
4) ist die Zrichtungsexpansionsdeformation, über 10m groß, die durch die thermische Erweiterung der Hauptwelle und die Zunahme der Lagerluft verursacht wird;
5) Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit an 9000r/an der Minute gehalten wird, steigt der Temperaturanstieg stark und stark steigt durch ℃ ungefähr 7 innerhalb 2.5h, und es gibt eine Tendenz fortzufahren zu steigen. Die Deformation in y-Richtung und in z-Richtung erreicht 29m und 37m und zeigt, dass die Hauptwelle mit der Umdrehungsgeschwindigkeit von 9000r/von Minute nicht mehr stabil funktionieren kann, aber an, kann in einer kurzen Zeit (20min) funktionieren. Die Steuerung der thermischen Deformation der Werkzeugmaschine wird oben analysiert und besprochen. Der Temperaturanstieg und die thermische Deformation der Werkzeugmaschine haben verschiedene Einflussfaktoren auf der Genauigkeit der maschinellen Bearbeitung. Wenn wir Kontrollmaßnahmen nehmen, sollten wir den Hauptwiderspruch und den Fokus auf dem Ergreifen von ein oder zwei Maßnahmen fassen, das Ergebnis mit Hälfte Bemühung zweimal zu erzielen. Der Entwurf sollte von vier Richtungen abfahren: Verringerung Hitzegeneration, Temperaturanstieg, Bilanzstruktur und das angemessene Abkühlen verringernd.
1. Sind Hitzegenerations- und -c$Steuerverringernd, wärmequelle grundlegende Maße. Im Entwurf werden Maßnahmen, die Hitzegeneration der Wärmequelle effektiv zu verringern ergriffen.
1) angemessen die Nennleistung des Motors vorwählen. Das Ausgangsleistungsp des Motors ist dem Produkt der Spannung V gleich und das gegenwärtige I. im Allgemeinen, die Spannung V ist konstant. Deshalb bedeutet die Zunahme der Last dass die Spitzenleistung der Bewegungszunahmen d.h. der entsprechende Strom ich auch Zunahmen und die Hitze, die durch den Strom in den Armaturnwiderstandzunahmen verbraucht wird. Wenn der Motor, den wir groß die Nennleistung für eine lange Zeit entwarfen und vorwählten Arbeiten nahe oder übersteigen, erhöht sich der Temperaturanstieg des Motors offensichtlich. Deshalb wurde ein vergleichbarer Test auf dem Fräskopf Nadelnutfräsenmaschine der numerisches des Steuer bk50 durchgeführt (Motordrehzahl: 960r/Minute; umgebende Temperatur: ℃ 12). Die folgenden Konzepte werden von den oben genannten Tests erhalten: in Betracht der Wärmequelleleistung wenn man die Nennleistung des Spindelmotors oder des Zufuhrmotors vorwählt, es ist angebracht, ungefähr 25% vorzuwählen, das höher als die berechnete Macht ist. In der tatsächlichen Operation hat die Spitzenleistung des Bewegungsmatches die Last und Erhöhung der Nennleistung des Motors wenig Auswirkung auf den Energieverbrauch. Aber der Temperaturanstieg des Motors kann effektiv verringert werden.