Analisi sui fattori che influenzano la precisione della temperatura, soluzione in questo!

Cambiamenti nella macchina negozio ambiente temperatura, riscaldamento del motore e calore di attrito del movimento meccanico, calore e l'effetto del fluido di raffreddamento, disuniformità di temperatura con conseguente aumento del dipartimento di macchina utensile, con conseguente cambiamenti di precisione di forma delle macchine utensili e lavorazioni meccaniche precisione.

　　Ad esempio, su un generale precisione lavorazione su CNC fresatura macchina 70mmx1650mm vite 02.00-03.30 07.30-09.00 fresatura pezzi al mattino e al pomeriggio rispetto alla lavorazione del pezzo, accumulato errori fino a 85 mm. E alle condizioni di temperatura costante, l'errore può essere ridotto a 40mm.

　 　Come altro esempio, uno per lato doppio affrontare rettifica 0,6 ~ 3,5 mm di spessore di precisione del pezzo d'acciaio sottile foglio doppio disco rettificatrici per, in accettazione processo 200mmx25mmx1.08mm in lamiera di acciaio pezzo mm possono essere raggiunto Lunghezza di piega pollici precisione è inferiore a 5M. Continuo e automatico rettifica 1h, granulometria a 12m, la temperatura del liquido è aumentato da quando il c 17 a 45 c. A causa dell'influenza del calore, che conduce al principale di macinazione Allungamento di albero dell'asse, anteriore mandrino gioco del cuscinetto aumenta. Di conseguenza, aggiungere un 5.5 kW per il frigorifero di serbatoio del liquido di raffreddamento di macchine utensili, l'effetto è molto buono.

　　Pratica ha dimostrato che la deformazione di calore macchina è influenzata Precisione di lavorazione dei motivi importanti. Ma macchina ha raggiunto la temperatura in tutto l'ambiente mutevole; la stessa macchina consumerà energia al lavoro, gran parte dell'energia andrà in calore in vari modi, causando ogni cornice I cambiamenti fisici, tali modifiche a causa di diverse strutture, le differenze materiali e altri motivi variano. Macchina utensile designer dovrebbe conoscere il meccanismo di formazione del thermal e la distribuzione della temperatura, possono essere adottate misure appropriate deformazione così caldo su plus Per ridurre al minimo l'effetto.

Macchina utensile temperatura e distribuzione della temperatura

1. impatto climatico naturale

　 　La Cina ha un territorio molto vasto, la maggior parte della zona è all'interno della regione sub-tropicale, le temperature variano tutto giorno cambiamenti di temperatura non sono gli stessi. E così la gente al chiuso temperatura (workshop) del modo e grado di intervento non , Temperatura della macchina intorno l'atmosfera variano ampiamente. Ad esempio, il campo di variazione di Delta del fiume Yangtze zona temperatura stagionale di circa 45 gradi, giorno e notte temperatura di circa 5 ~ 12℃. Officina meccanica gli inverni senza non riscaldamento, aria condizionata in estate, ma Fintanto che il negozio meglio ventilate, gradiente di temperatura cambia macchina negozietto. Differenze di temperatura stagionali, nordest di fino a 60 gradi centigradi, giorno e notte circa 8 ~ 15 ℃. Da fine ottobre ai primi di aprile riscaldamento periodo all'anno, lavorazione Progettazione dell'officina di riscaldamento, circolazione dell'aria inadeguate. Temperatura di laboratorio può raggiungere 50 gradi centigradi. Gradienti di temperatura all'interno di workshop complessi di inverno, misurare la temperatura esterna a 1,5 c, 08.15-08.35, Cambiamenti di temperatura di officina di circa 3,5 gradi centigradi. Precisione di macchine utensili di precisione nell'officina di lavorazione sarà molto interessati dalla temperatura ambiente.

2. effetti ambientali

　　Macchine utensili si riferisce alla gamma stretta ambiente circostante per creare ambiente termico. Essi comprendono i seguenti 3 aspetti.

　　(1) il microclima del workshop: distribuzione della temperatura Workshop (direzione verticale e orizzontale). Quando il giorno segue la notte o cambiamenti climatici officina e ventilazione produrrà cambiamenti di temperatura lenta.

　　(2) fonte di calore pianta: irraggiamento solare di illuminazione ad alta potenza, riscaldamento attrezzature e radiazioni, che sono più vicini alla macchina può direttamente effetto per un lungo tempo in tutto o in parte l'aumento di temperatura della parte. Dispositivi adiacenti in fase di esecuzione per la produzione di calore da radiazione o il flusso di aria di modo influisce sulla temperatura.

　　(3) raffreddamento: Fondazione ha migliore effetto di raffreddamento, soprattutto nella precisione della macchina utensile fare Foundation non vicino alla metropolitana riscaldamento tubi, rotto perdite, potrebbe diventare un difficile da trovare a causa del calore; laboratori aperti sarà un buon equilibrio di temperatura "radiatore" e workshop.

　　(4) temperatura: Workshop temperatura strutture per macchine utensili di precisione per mantenere la precisione e l'accuratezza sono molto efficace, ma maggiore consumo.

3. fattori di influenza termica macchine utensili

　 　(1) fonte di calore strutturali di macchine utensili. Calore del motore quali motori mandrino, servo motori, raffreddamento e lubrificazione pompa motore, Cassetta di controllo elettrica può generare calore. Questo è consentito il motore stesso, ma per Mandrini, viti a sfere e altri componenti in un effetto negativo, si dovrebbero adottare misure per essere isolato. Quando si mette il motore di trazione a elettricità, tranne per pochi (circa il 20%) in calore motore fuori, la maggior parte di In energia cinetica dagli organismi sportivi, come la filatura dell'alberino, tabella movimento; ma ancora una parte considerevole dell'inevitabile in riscaldamento per attrito nel movimento, quali cuscinetti, guide, sfera corpo vite e riduttore di febbre.

　　(2) il processo di calore di taglio. Durante il taglio o l'energia cinetica della parte pezzo consumata dal potere di taglio, molto pochi in deformazione del taglio calore e attrito tra chip e strumenti, formando strumenti, mandrino e riscaldamento del pezzo e da un gran numero di chip di componenti come ad esempio la conduzione di calore sul banco di lavoro di attacco macchina utensile. Influiranno direttamente le posizioni relative tra l'utensile e il pezzo in lavorazione.

　　(3) raffreddamento. Raffreddamento è l'inversione misure secondo la temperatura, motore di raffreddamento, raffreddamento del mandrino di raffreddamento e infrastrutture e così via. High-end macchine utensili della cassetta di controllo elettrica dotata di frigorifero, raffreddamento forzato.

4. l'effetto della struttura macchina utensile sull'aumento di temperatura

　　Nel campo delle macchine utensili di deformazione termica della struttura della macchina, di solito si riferisce alle strutture, la distribuzione di massa, proprietà del materiale e problemi di distribuzione. Effetto di struttura di direzione di conduzione di distribuzione e di calore di temperatura, la direzione di deformazione e di corrispondenza.

　 　(1) la struttura della macchina utensile. In termini di struttura, verticale, orizzontale tipo di macchina, a cavalletto e a sbalzo, risposta termica e stabilità sono molto diverse. Ad esempio ingranaggi Tornio mandrino casella di aumento della temperatura possono essere alti Fino a 35 ℃, mandrino ascensore, circa 2h in equilibrio termico. Slant precisione tornio-fresatrice ha una base stabile. Significativamente migliorare la rigidità della macchina, mandrino guidato da servomotori, rimuovere la Gear parti in cui la temperatura è inferiore a 15 gradi centigradi.

　　(2) effetto della fonte di calore. Pensate calore viene spesso utilizzato per descrivere il motore su una macchina. Quali motori mandrino, alimentazione sistemi motori e idraulici E così, non sono complete. Il calore solo sopportare il carico del motore, attuale consumo di energia nella resistenza dell'armatura, un'altra parte significativa dell'energia consumata nel cuscinetto, vite e dado rotaie causate dal lavoro d'attrito, tra l'altro, Fa caldo. Così è possibile fare riferimento al motore come una fonte di calore, cuscinetti, dadi, cuscinetti e chip chiamato una fonte di calore secondario. Deformazione termica è il risultato di tutti questi effetti combinati della fonte di calore.
　　Centro di lavoro verticale di una colonna in direzione "y", al movimento in aumento di temperatura e deformazione. Y il piano di alimentazione non è esercizio, quindi l'effetto di deformazione a caldo su x è molto piccolo. Nel post, le viti della Guida dell'asse y più lontano dal punto, l'aumento di temperatura è più piccolo.

　　Quando lo spostamento sull'asse z della macchina è ulteriormente illustra la distribuzione degli effetti sulla deformazione termica. Mangimi più lontano x asse z, così gli effetti di deformazione termica più piccoli, dado di post dall'aumento di temperatura del motore più vicino, più grande asse z e deformazione.

　 　(3) l'effetto della distribuzione di massa. Effetto della distribuzione di massa su deformazione termica della macchina utensile ha tre aspetti. In primo luogo, le dimensioni e la concentrazione di massa, solitamente si riferisce ai cambiamenti nella capacità termica e velocità di trasferimento di calore, cambiando il tempo per raggiungere l'equilibrio termico; In secondo luogo, alterando la qualità del modulo di accordo, come il layout del pannello, migliorata rigidità termica della struttura, nel caso la stessa temperatura, diminuendo la deformazione termica, o rimangono relativamente piccolo; terzo, è quello di cambiare le caratteristiche di qualità Nel modulo, ad esempio la struttura di esterno dispone di alette di raffreddamento al fine di ridurre la temperatura delle parti di macchina utensile.

　　(4) effetto delle proprietà dei materiali: materiali diversi hanno diversi parametri termici (calore specifico, conducibilità termica e coefficiente di dilatazione lineare), anche sotto l'influenza del calore, l'aumento di temperatura e deformazione sono differenti. 

Test di prestazioni termiche

1. termica prestazioni prova lo scopo di

　　È la chiave per controllo di deformazione termica della macchina utensile testando caldo, comprendere appieno i cambiamenti nella temperatura ambiente della macchina, i cambiamenti di temperatura e calore della macchina e punti chiave della risposta (spostamento). Caratteristiche termiche dei dati di test, o curva per descrivere una singola macchina al fine di adottare misure e controllo deformazione termica, migliorando efficienza e precisione di lavorazione. In particolare, deve soddisfare i seguenti obiettivi:

　　(1) macchina utensile ambiente test. Misura di temperatura, gradiente di temperatura, variazioni della distribuzione di temperatura nell'alternarsi di giorno e di notte, anche dovrebbe misurare l'impatto della variazione stagionale sulla distribuzione della temperatura intorno alla macchina.

　　(2) prova caratteristica termica della macchina stessa. Eliminare condizioni di interferenza ambientale per quanto possibile, mettere la macchina in funzione per misurare la temperatura dei punti importanti della macchina stessa modifica, spostamento, registrare la temperatura su un abbastanza lungo cambia periodo di tempo e punti chiave dello spostamento, è inoltre possibile utilizzare il calore termico infrarosso distribuzione viene registrata per ogni periodo di tempo.

　　(3) la deformazione prova temperatura termica di processo per determinare l'effetto di deformazione termica della macchina utensile su lavorazioni meccaniche di precisione di lavorazione.

　　(4) il pilota può accumulare grandi quantità di dati, curve, controllo di deformazione termica per la progettazione di macchine utensili ed uso forniscono un criterio affidabile e sottolineare la direzione ad adottare misure efficaci.

2. principio di deformazione termica di macchine utensili

　　 Prova di deformazione termica è necessario prima di misurare la temperatura di un certo numero di punti rilevanti, includono i seguenti aspetti:

　　(1) Fonte: compreso le parti di alimentazione del motore, motore mandrino, mandrino cuscinetti, guide di scorrimento, vite a sfera.

　　(2) ausiliari: tra cui sistemi di rilevazione spostamento idraulico, refrigeratori, sistemi di raffreddamento e lubrificazione.

　　(3) meccanica: include letto, base, skateboard, colonna e scatola e mandrino testa di fresatura.

　　Rotary e mandrino in acciaio Indio tenuto ping tra sonda, in direzione x, y, z sensore di contatto 5 configurazione, misurazione della deformazione nei vari stati per simulare lo spostamento relativo tra l'utensile e il pezzo.

3. elaborazione dei dati e analisi di prova

　　Deformazione termica della macchina utensile test da effettuarsi in un periodo lungo e continuo, la registrazione continua dei dati, analisi, riflettono le caratteristiche di deformazione termica di alta affidabilità. Errori se rimosso l'esperimento mostrata regolarità fossero credibili.

　 　Prova di deformazione termica di punti di misura del sistema 5 mandrino sono stati istituiti, punto 1 e punto 2, alla fine del mandrino e vicino il cuscinetto dell'alberino, punto 4, punto 5, rispettivamente, nella shell di testa di fresatura più vicina alla rotaia di guida di z. Durata del test è durato 14h, con alternanza di entro la velocità del mandrino ex 10h 0 ~ 9000r/min velocità, a partire da 10 ore, il mandrino continua a 9000r/min ad alta velocità. È possibile ottenere le seguenti conclusioni:

       (1) il bilancio termico del tempo dell'alberino circa 1h, temperatura di equilibrio cambiare gamma 1.5 ℃;
　　(2) aumento di temperatura provengono principalmente da cuscinetti e motori mandrino, nel contesto della normale velocità, con buone proprietà termiche;
　　(3) l'effetto di deformazione termica in x è molto piccolo;
　　(4) deformazione z-scala 10m è causato da dilatazione termica dell'albero e il cuscinetto clearance aumenta;
　　(5) quando la velocità è 9000r/min, temperatura è aumentato acutamente, da 7 gradi Celsius in 2,5 h e c'è una tendenza al rialzo, y e z alla deformazione raggiunto 29 e 37 m che indica che la velocità del mandrino per 9000r/min non ha eseguito stabile, ma in breve tempo (20 min). 

Controllo della deformazione termica della macchina utensile

　　Dall'analisi di cui sopra, aumento di temperatura e deformazione termica della macchina utensile sulla precisione di lavorazione di varia, misure di controllo, dovrebbe essere che la principale contraddizione viene afferrata, di concentrarsi su una o due misure, ottenere un effetto moltiplicatore. 　Nel design dovrebbe iniziare con 4 direzioni: ridurre la febbre, la temperatura più bassa, la struttura, corretto raffreddamento.

1. ridurre il calore

　　 Controllata è la misura fondamentale. Misure da adottare nella progettazione per ridurre la fonte di calore di calore.

　 　(1) selezionare la potenza nominale del motore. Potenza del motore p è pari al prodotto della tensione v e corrente I, in circostanze normali, la v di tensione è costante, quindi il carico aumentato, significato la potenza del motore Aumenta, la corrente corrispondente I aumenta il consumo di corrente nella resistenza dell'armatura di calore aumenta. Se selezioniamo il motore progettato da lungo tempo nelle vicinanze o significativamente supera la potenza nominale delle condizioni, l'aumento di temperatura del motore fuori Aumenti significativi. A tal fine, BK50 CNC Groove test di confronto testa di fresatura macchina di fresatura (velocità del motore: 960r/min; la temperatura ambiente: 12 gradi).

　　Dalla prova di cui sopra sono i seguenti concetti: dalla fonte di calore per le prestazioni, indipendentemente dal fatto il motore mandrino è motore di alimentazione, quando si seleziona un voto, meglio di 25% su una maggiore potenza di calcolo, in operazione effettiva, la potenza del motore corrisponde il carico, aumentando la potenza motore per consumo di energia è abbastanza piccolo. Ma può efficacemente ridurre l'aumento di temperatura del motore.

　 　(2) adottare le misure opportune sulla struttura, riducendo la fonte di calore secondario di calore, riducendo l'aumento di temperatura. Ad esempio: progettazione strutturale mandrino dovrebbe aumentare prima e dopo la concentricità del cuscinetto, cuscinetti di alta precisione. Ove possibile, le condizioni, scorrevole Guida di rotolamento per guide lineari, o motori lineari. Queste nuove tecnologie possono ridurre l'attrito, ridurre la febbre, aumento di temperatura più bassa. Lavorazione dei metalli di micro-lettera contenuti buoni, degni di attenzione!

　　(3) nel processo, l'applicazione di taglio ad alta velocità. Basato sul meccanismo di taglio ad alta velocità. Quando la velocità di linea di taglio è superiore a un determinato intervallo, prima di deformazione plastica di taglio dei metalli, chip non deforma il caldo, tagliare la maggior parte in energia cinetica chip per essere portati via.

2. equilibrio strutturale, al fine di ridurre la deformazione termica

　　Sulla macchina, calore è sempre lì, ulteriore preoccupazione era come fare velocità di trasferimento di calore e direzione può ridurre la deformazione termica. O struttura e ha buona simmetria in modo che il calore di trasferimento lungo la direzione della simmetria, distribuzione uniforme della temperatura, deformazione e annullano a vicenda, diventando caldo affinità strutture.

　　(1) deformazione pre-stress e termica. Nel sistema di alimentazione in ad alta velocità, spesso usando entrambe le estremità del fissaggio del sfera vite albero, formazione dello sforzo di trazione. Per elevati avanzamenti a questa struttura, oltre a migliorare la stabilità statica e dinamica, ma per ridurre la deformazione termica errore ha un ruolo significativo.

　 　Pretesa di una completa lunghezza 600mm 35m della velocità di avanzamento assiale di una struttura fissa in aumento di temperatura differenti sotto un confronto più vicino. Struttura di pretensione di errore cumulativo fissa è significativamente che inferiore all'altra estremità del cantilever fisso gratuito tensostruttura. Assialmente tensostrutture alle estremità, aumento della temperatura di riscaldamento è stato causato principalmente modificando la vite lo stress ha cambiato il suo status da sollecitazioni di trazione all'interno lo stress zero-stress o alla compressione. Di conseguenza poco effetto sulla precisione.

　　(2) evoluzione della struttura, si cambia la direzione della deformazione. Con diversa struttura di fissaggio assiale della vite della sfera z NC Groove diapositive mandrino macchina lavorazione di fresatura richiede l'errore di profondità di scanalatura fresata 5M. Avvitare la struttura galleggiante assiale inferiore nell'elaborazione di 2H, la profondità della scanalatura gradualmente da 0 a 0,045 mm. Invece, vite galleggianti nella parte superiore della struttura è adottato, assicurerà la scanalatura modifiche di profondità.

　　(3) la geometria della struttura simmetrica, può rendere coerente deformazione termica, ridurre al minimo la deriva del punto di punta. Ad esempio, Giappone Yasuda (Yasda) YMC430 centro di micro-lavorazioni di precisione strumenti azienda è submicron macchina ad alta velocità, macchina utensile design sulle proprietà termiche completamente sono stati presi in considerazione.

　　In primo luogo prendere perfettamente simmetrico nei layout di struttura, colonne e travi erano struttura integrata, h o struttura della doppio-colonna e ha una buona simmetria. Approssimativo tondo mandrino diapositive in orientamento verticale o orizzontale è anche simmetrico.

　　3 assi di movimento sono azionati da motore lineare alimentazione unità, più facile raggiungere la struttura simmetrica, 2 assi rotanti con azionamento diretto, ridurre al minimo la perdita di attrito e la trasmissione meccanica.

3. adeguate misure di raffreddamento

　　(1) refrigeranti nelle lavorazioni meccaniche di precisione di lavorazione è diretto. Test di GRV450C-tipo doppio lato faccia smerigliatrice confronto. Test hanno dimostrato che con frigorifero raffreddamento scambio termico dei fluidi, è molto efficace per migliorare la precisione di lavorazione.

　 　Utilizzando il metodo del rifornimento liquido refrigerante convenzionale, 30min, varianza dimensioni. Dopo aver adottato il frigorifero, normale elaborazione a più di 70min. 80min dimensione è la ragione principale per la varianza della mola Bisogno di tagliare (rimuovere trucioli metallici dalla macinazione di superficie della rotella), può essere ripristinato immediatamente dopo finitura precisione di lavorazione. Effetto è molto evidente. Allo stesso modo, per mandrino di raffreddamento forzato può aspettare di ottenere risultati molto buoni.

　　(2) aumentare la zona di raffreddamento. Aggiungere aria naturale raffreddamento mandrino scatolatura, ad esempio la zona, in una stanza ben ventilata, può anche avere molto buon effetto di raffreddamento.

　　(3) automatico chip in modo tempestivo. Tempo o temperatura chip dalle parti del pezzo, il Workbench e strumento in tempo reale, facilita notevolmente la riduzione delle sezioni principali dell'aumento di temperatura e deformazione. 

Outlook e visione

　 　Controllo di deformazione termica delle macchine utensili è un tema importante nel campo della moderna precisione di lavorazione, fattori che influenzano le deformazioni termiche delle macchine utensili è molto complesso. Inoltre, la lavorazione moderna di alta velocità, alta efficienza e precisione in tutti e tre contemporaneamente, macchine utensili Problemi di deformazioni termiche più prominenti. Ha attirato l'attenzione del settore della produzione di macchine utensili. Macchina studiosi di strumenti in patria e all'estero per condurre un sacco di ricerca, in teoria, notevoli progressi. Studio sulla deformazione termica della macchina utensile è diventata la macchina base Una delle teorie.

　　Dalla prospettiva di progettazione e applicazione di macchina utensile dei fattori che influenzano le prestazioni termiche di macchine utensili, metodi di misurazione e di analisi e misure proposte per migliorare il design. Pertanto, riteniamo che la progettazione ottimale della prestazione termica della macchina utensili dai seguenti aspetti:

　　(1) la fase di progettazione di moderne macchine utensili high-end dovrebbe prestare attenzione alla progettazione di macchine utensili da condizioni ambientali per l'applicazione futura.
　　(2) per controllare e configurare la fonte di calore è la chiave.　　Controllato principalmente si riferisce al controllo del consumo di energia e potenza fonte partita, nuova struttura, ridurre le fonti di attrito e calore e migliorare l'efficienza energetica.
　　(3) per modificare il pensiero tradizionale, raffreddamento, lubrificazione, raffreddamento e chip e altri dispositivi dallo status di "ausiliari" componente di macchina per le parti "importanti", non può essere presa alla leggera.
　　(4) fissato per la progettazione della struttura di deformazione termica di simmetrie e di direzione, per ridurre al minimo gli effetti di deformazione termica sull'accuratezza, con particolare enfasi sulla ricerca e applicazione del modello matematico di deformazione termica della struttura, al fine di fornire indicatori qualitativi e quantitativi di progettazione del controllo di deformazione termica.